EF100-400mm f/4.5-5.6L IS USM เลนส์ที่ได้รับการสนับสนุนอย่างแพร่หลายจากกลุ่มช่างภาพธรรมชาติผ่านการปรับปรุงใหม่แล้วในรอบ 16 ปี บทความนี้จะนำสรุปบทสัมภาษณ์นักพัฒนาเลนส์ EF100-400mm f/4.5-5.6L IS II USM ใหม่มาฝากผู้อ่าน (เรื่องและภาพถ่ายนักพัฒนาโดย: Ryosuke Takahashi)

หน้า: 1 2

ลดระยะโฟกัสใกล้สุดลงครึ่งหนึ่ง (0.98 m) จากเลนส์รุ่นก่อน

- ระยะห่างในการถ่ายภาพต่ำสุดลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเลนส์รุ่นก่อน อะไรคือที่มาและความลับของเทคโนโลยีที่สามารถทำให้ลดระยะเช่นนั้นได้ครับ

Sugita ในการที่จะลดระยะการถ่ายภาพต่ำสุด คุณต้องขยับกลุ่มเลนส์โฟกัสออกไปจนสุด หรือไม่ก็เพิ่มกำลังของเลนส์ การขยับเลนส์ทำให้โฟกัสแบบโคลสอัพได้โดยการทำให้คุณมีพื้นที่ในการเคลื่อนไหวมากขึ้น ในขณะที่การเพิ่มกำลังของเลนส์ทำให้สามารถโคลสอัพได้แม้มีการเคลื่อนเพียงเล็กน้อย ในครั้งนี้เราใช้ทั้งสองวิธี โดยเฉพาะเมื่อกำลังของเลนส์โฟกัสเพิ่มขึ้น การโฟกัสจะเปลี่ยนไปมากแม้ว่าจะขยับชิ้นเลนส์ไปเพียงเล็กน้อยเท่านั้น นี่เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะทำให้เลนส์ทำงานได้โดยปราศจากเสียงดัง นอกจากนี้ การเคลื่อนชิ้นเลนส์โฟกัสยังมีผลกับความแม่นยำของระบบโฟกัสอัตโนมัติอย่างมาก การเคลื่อนชิ้นเลนส์จำเป็นต้องมีความเร็วสูง แต่ขณะเดียวกันก็ต้องควบคุมความแม่นยำในการหยุดเลนส์ให้ตรงจุดที่คุณต้องการ เราทำเรื่องนี้ได้สำเร็จด้วยความร่วมมือจากนักออกแบบกลไกโดยใช้กลไกที่ไม่เกิดเสียงดัง หากนี่เป็นแค่การออกแบบทางออพติคอลตามทฤษฎี เราสามารถคิดค้นดีไซน์ที่คล้ายกันได้ในระดับหนึ่งโดยใช้เทคโนโลยีลอยตัวแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม เพื่อให้มีความแม่นยำ การหาความสมดุลระหว่างการออกแบบทางออพติคอลกับการออกแบบทางกลไกกลายเป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้สามารถลดระยะการถ่ายภาพต่ำสุดลงเหลือ 0.98 เมตรได้

Nagao ผมขออธิบายเพิ่มเติมจากมุมมองของการออกแบบทางกลไกครับ ในครั้งนี้ ประเด็นสำคัญคือเราสามารถตอบสนองความต้องการของนักออกแบบทางออพติคอลได้มากแค่ไหนในการเพิ่มปริมาณการเคลื่อนเลนส์โฟกัสที่มีความไวสูง แต่สุดท้าย เราสามารถตอบสนองเงื่อนไขต่างๆ ที่จะทำให้การออกแบบทางกลไกถูกต้องตรงตามสเปคการออกแบบในครั้งนี้ได้ แม้เลนส์โฟกัสจะมีการกำหนดค่าที่ขับเคลื่อนโดยกลไกลูกเบี้ยวแบบเดียวกับเลนส์ซูม แต่สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับว่ากลไกลูกเบี้ยวนั้นถูกนำมาใช้ตั้งแต่แรกหรือไม่ ประเด็นต่อมาคือเลนส์โฟกัสสามารถขับเคลื่อนไปตามแนวลูกเบี้ยวได้แม่นยำหรือไม่ เราแก้ไขประเด็นนี้โดยการใช้ "กลไกป้องกันเสียงดัง" เพื่อให้เลนส์โฟกัสเคลื่อนที่ได้โดยปราศจากเสียงดัง ขณะที่คงความแม่นยำไว้ จากนั้น เราต้องรักษาระดับแรงบิดที่ใช้ขับเคลื่อนเลนส์ภายในระยะที่สามารถเคลื่อนได้ด้วยแอคทูเอเตอร์ แม้ว่าจะสามารถใช้แรงบิดลดลงขณะที่องศาการหมุนของเลนส์โฟกัสเพิ่มขึ้น แต่ในการทำเช่นนั้นก็มีปัญหาอยู่บ้าง อย่างการที่จะวางตำแหน่งลูกเบี้ยวภายในพื้นที่จำกัดและรักษาโครงสร้างทางกลไก รวมทั้งกลไกป้องกันเสียงดังนับเป็นเรื่องยาก เรายังคิดถึงการทำท่อเลนส์ให้เพรียวบางลงด้วย แต่วิธีนี้หมายความว่าความแข็งแกร่งที่ต้องการอาจหายไปเช่นกัน ผมคิดว่าความสำเร็จที่สำคัญของเราคือการคิดค้นการออกแบบเชิงกลไกที่เคลื่อนไหวอย่างที่นักออกแบบทางออพติคอลต้องการและเอื้อให้วางตำแหน่งทุกอย่างไว้ได้ในพื้นที่แคบ

- ความคลาดเคลื่อนจะไม่เพิ่มขึ้นหรือครับ หากระยะโฟกัสใกล้สุดลดลง ใช้เทคโนโลยีอะไรในการลดปัญหานี้ครับ

Sugita เราจัดการเรื่องนี้โดยปรับการจัดเรียงชิ้นเลนส์โดยรวม และทำให้ส่วนหนึ่งของเลนส์ลอยตัว

- ถึงอย่างนั้น การลดระยะการถ่ายภาพต่ำสุดลง 50% ก็ไม่ใช่เรื่องง่าย…

Sugita ถูกต้องครับ เลนส์โฟกัสถูกออกแบบมาให้เคลื่อนไปตามแนวลูกเบี้ยวที่ผสานกันของทั้งเลนส์โฟกัสและเลนส์ซูม พูดง่ายๆ ว่า ส่วนสำคัญของความสำเร็จนี้คือการสร้างความสัมพันธ์ตามต้องการโดยการผสานลูกเบี้ยวเหล่านี้ในลักษณะเชิงซ้อน

- วิธีนี้ถือว่าเป็นระบบกลไกเฉพาะของการผลิตเลนส์ยาวหรือไม่

Sugita ไม่ครับ เลนส์ซูมมาตรฐานก็ใช้เทคนิคนี้เช่นเดียวกัน แต่เพราะการเคลื่อนของกระจกในชิ้นเลนส์ขนาดใหญ่ด้านหน้าในเลนส์นี้ กลไกตรงนี้เกิดจากองค์ความรู้ที่อัดแน่นเนื่องจากความต้องการที่จะสร้างสมดุลในการเปลี่ยนแปลงแรงบิดซูมที่เกิดขึ้น และความเร็วในการเคลื่อนชิ้นเลนส์ที่สัมพันธ์กับกลุ่มเลนส์อื่น

เทคโนโลยีการเคลือบแบบใหม่เพื่อลดการเกิดแสงแฟลร์และแสงหลอก

ในการเคลือบฟิล์มหลายชั้นตามปกติ จะมีการสร้าง "ส่วนสัมผัส" ขึ้นในบริเวณที่ต้องสัมผัสกับอากาศ ทำให้เกิดปริมาณการสะท้อนแสงที่ตายตัว อย่างไรก็ตาม ในเทคโนโลยี Air Sphere Coating แบบใหม่ การสร้างส่วนสัมผัสได้รับการปรับปรุงขึ้นโดยการใช้ฟองอากาศบนผิวเคลือบเพื่อให้ช่วยนำแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเคลือบใต้เลเยอร์ชั้นบนสุดใช้ไอน้ำแบบเดียวกันกับที่ใช้ในการเคลือบฟิล์มหลายชั้นแบบเดิม

- คำถามต่อไปจะเกี่ยวกับ ASC (Air Sphere Coating) นะครับ อันดับแรกเลย อยากทราบว่า ASC เป็นเทคโนโลยีประเภทไหน มีความแตกต่างจากการเคลือบเลนส์แบบเดิมอย่างไรครับ

Sugita ASC ถือว่าเป็นเทคโนโลยีที่จะนำมาใช้ต่อไปโดยเริ่มจากเลนส์นี้เป็นรุ่นแรก และย่อมาจาก "Air Sphere Coating (การเคลือบด้วยฟองอากาศ)" ในการเคลือบแบบเดิม มีการเคลือบฟิล์มหลายชั้นโดยวิธีการที่เรียกว่าการเพิ่มไอน้ำ ASC เป็นเทคโนโลยีชนิดเดียวกัน เพียงแต่มีชั้นนอกสุดที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งสัมผัสกับอากาศ ดัชนีการหักเหแสงของชั้นนี้ต่ำกว่าการเคลือบด้วยไอน้ำแบบปกติมาก การสะท้อนเกิดขึ้นที่ส่วนสัมผัสของตัวกลางด้วยดัชนีการหักเหแสงที่แตกต่างกัน และยิ่งดัชนีหักเหแสงของตัวกลางมีความแตกต่างมากเท่าไหร่ การสะท้อนก็ยิ่งมีมากขึ้นเท่านั้น การลดปริมาณการสะท้อนด้วยวัสดุเคลือบไอน้ำแบบธรรมดามีขีดจำกัดสำหรับส่วนที่สัมผัสกับอากาศ เนื่องจากยังคงมีดัชนีการหักเหแสงอยู่ระดับหนึ่งแม้ในวัสดุที่มีดัชนีการหักเหแสงต่ำสุด ในทางกลับกัน การเคลือบชิ้นเลนส์ด้วยฟิล์มที่ใช้ไอน้ำได้พัฒนาขึ้นอย่างมากด้วยการสร้าง "ชั้นดัชนีการหักเหแสงต่ำสุด" เทคโนโลยีการเคลือบนี้เรียกว่า ASC

- หากมองหน้าตัดตามแนวขวาง จะเห็นว่ามีโครงสร้างแบบรังผึ้งที่ดูคล้ายโฟม

Sugita นี่เป็นเพราะว่าฟองอากาศถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบครับ เทคโนโลยีนี้ทำให้ตัวกลางดูราวกับว่าเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำโดยจัดเรียงฟองอากาศในระดับนาโนซึ่งเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงบนพื้นผิว หรือพูดได้ว่า ด้วยการผสมผสานอากาศลงบนพื้นผิวของการเคลือบ วัสดุจะดูคล้ายกับว่ามีดัชนีการหักเหแสงต่ำ

- มีความแตกต่างระหว่างวัสดุพื้นผิวเลนส์นี้กับวัสดุแบบเดิมบ้างไหมครับ

Sugita ไม่มีครับ วัสดุเป็นแบบเดียวกันกับฟิล์มที่ใช้ไอน้ำแบบปกติ

- SWC นับว่าเป็นเทคโนโลยีที่รับแสงเข้ามาพร้อมกับเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นที่ส่วนสัมผัส เทคโนโลยีนี้เหมือนกันกับ ASC หรือมีหลักการทำงานที่แตกต่างไป

Sugita ถึงจะเหมือนกันตรงที่เป็นการเปลี่ยนดัชนีการหักเหแสงด้วยโครงสร้างที่ละเอียดมากกว่าความยาวคลื่นแสง แต่วิธีที่ถูกสร้างขึ้นนั้นต่างกันโดยสิ้นเชิง SWC สร้างฟิล์มรูปลิ่มที่มีคุณสมบัติคล้ายกับอากาศมากเนื่องจากมีวัสดุฟิล์มน้อยและมีอากาศมากในส่วนที่คมชัดของผิวนอกสุด ยิ่งเข้าไปลึกขึ้น ความหนาแน่นของโครงสร้างยิ่งมากขึ้น เทคโนโลยีนี้ใช้ทฤษฎีที่่ว่าการสะท้อนเกิดขึ้นในบริเวณที่ดัชนีการหักเหแสงเปลี่ยนไป ดังนั้น หากดัชนีการหักเหแสงค่อยๆ เปลี่ยน การสะท้อนจะเกิดขึ้นได้ยากกว่าเช่นกัน

- คุณช่วยอธิบายหลักการทำงานของ ASC จากทฤษฎีที่ว่านี้ได้ไหม

Sugita ได้ครับ SWC นั้นความหนาแน่นจะค่อยๆ เปลี่ยนไป แต่สำหรับ ASC เป็นเหมือนกับฟิล์มที่ใช้ไอน้ำแบบปกติ คือใช้วิธีการที่ลดการสะท้อนที่ส่วนสัมผัสกับอากาศโดยใช้การแทรกแซง อย่างไรก็ตาม การใช้ชั้นที่มีดัชนีการหักเหแสงต่ำสุดกับผิวเลนส์ชั้นนอกสุดที่เป็นส่วนสัมผัสกับอากาศ การสะท้อนซึ่งเกิดมากที่สุดที่ส่วนสัมผัสอากาศจะลดลง แนวคิดนี้อยู่บนหลักการการลดและยกเลิกการสะท้อนแสงด้วยการเคลือบหลายชั้นจากด้านล่าง

- หากดูที่โครงสร้างของเลนส์ จะพบว่ามีการใช้ ASC กับชิ้นเลนส์ชิ้นหนึ่งในกลุ่มเลนส์ที่ 5 มีเหตุผลพิเศษในการทำเช่นนั้นหรือไม่ครับ

Sugita ไม่ว่าคุณจะทำยังไง แสงแฟลร์และแสงหลอกจะปรากฏในเลนส์เสมอ แน่นอนว่ามีการออกแบบทางออพติคอลเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ แต่ถ้าหากเราให้ความสำคัญกับการป้องกันแสงหลอกและแสงแฟลร์มากเกินไปในการออกแบบ อาจมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพทางออพติคอลที่สำคัญได้ ดังนั้น ในครั้งนี้เราจึงแก้ไขปัญหาเหล่านี้โดยการใช้ ASC กับผิวเลนส์บางชิ้นอย่างเจาะจง ขณะที่ยังรักษาความสมดุลทางออพติคอลไว้เพื่อจะดึงเอาประสิทธิภาพของเลนส์ออกมาได้

การปรับปรุงประสิทธิภาพของกลไก IS

- ระบบ IS (Image Stabilizer) ได้รับการปรับปรุงโดยการนำ "โหมด 3" และตัวเลือกอื่นๆ มาใช้เพิ่มเติม กลไกระบบ IS เปลี่ยนไปอย่างไรบ้างจาก 16 ปีที่ผ่านมา

Nagao สิ่งแรกที่ชี้ให้เห็นได้คือ การปรับปรุงโครงสร้างเพื่อลดการต้านทานการเสียดสีในจุดที่ทำได้เมื่อระบบชดเชยทางออพติคอลทำงาน ระบบ IS ในเลนส์รุ่นก่อนใช้โครงสร้างในการเลื่อนแกนหมุนนำทางเพื่อนำการเคลื่อนที่ของระบบชดเชยทางออพติคอล ในเลนส์รุ่นใหม่ๆ รวมทั้งรุ่นนี้ มีการใช้โครงสร้างนำทางที่หมุนลูกบอลไปรอบๆ ด้วยการปรับปรุงโครงสร้างกลไกและการควบคุมเพื่อลดการสูญเสียระหว่างเริ่มทำงาน การเคลื่อนที่ของกลไกต่างๆ จะทำงานราบรื่นขึ้นในการตอบสนองต่อสัญญาณชดเชย ซึ่งทำให้เราสามารถปรับปรุงผลการชดเชยการสั่นไหวของกล้องให้ดีขึ้นได้อย่างมาก

- ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเลนส์ุรุ่นก่อนกับรุ่นนี้ในด้านความทนทานคืออะไรครับ

Nagao ความแตกต่