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EF85mm f/1.4L IS USM:訪談開發人員(2)

2017-09-28
0
1.53 k
在這篇文章中:

在佳能全新EF85mm f/1.4L IS USM鏡頭的開發人員訪談第二部份中(第一部份在此),我們會進一步了解L系列鏡頭在光學及機械設計方便的獨特之處。

 

光學元件的排列充分利用大直徑EF接口

以EF85mm f/1.4L IS USM拍攝的婚紗人像照

EOS 5D Mark IV/EF85mm f/1.4L IS USM/焦距:85毫米/手動曝光(f/1.4、1/2500秒)/ISO 200/白平衡:自動
這幅影像不但有清晰對焦,背景中還有美麗的散景效果。能做到這一點有賴帶來f/1.4最大光圈的大直徑EF接口。

 

Iwamoto:因為光學設計的性質,光圈(電磁光圈元件)距離光學系統後方越遠,鏡頭後方的直徑便要越大。另一方面,正如之前提及[ 見第一部份],由於影像穩定元件亦位於接口側,令零件必須按以下次序排列:
(鏡身正面)光圈 - 影像穩定元件 - 後方鏡片組(相機)

由於光圈位於相對遠離接口的位置,因此後方鏡頭組的直徑要較大。大光圈鏡頭的直徑本身已較大,配備影像穩定功能時往往會更大,因此令光圈位置靠後十分重要。要以最少的鏡片設置光學穩定系統和後方鏡片組,同時確保維持光學性能十分困難。

EF85mm f/1.4L IS USM的側面外觀及鏡頭轉接環
EF85mm f/1.4L IS USM的側面外觀及鏡頭轉接環
 

EF85mm f/1.4L IS USM(左)的設計充分利用54毫米直徑EF接口(右)。

 

因此,鏡頭直徑只是剛剛好符合接口尺寸。如果您拿著鏡頭並從接口側觀察,您應該會看到鏡頭的直徑實際上有多大。大直徑EF接口令我們能實行這種設置,而這正是我們成功令鏡頭配備影像穩定功能的方法。

 

圖1 EF85mm f/1.2L II USM的光學元件排列

 

決定影像穩定元件的配置後,我們便接著決定對焦組件的配置,再決定整支鏡頭的配置。為了減小鏡頭的整體尺寸,對焦組件和影像穩定光學元件都必須輕盈而且只會小幅度移動。在這支鏡頭上,我們採用了以下的嶄新光學排列(從鏡頭正面開始):前方組件,之後是對焦組件、光圈、影像穩定組件及後方組件。

對焦組件和影像穩定組件的特性會因它們屬於凸透鏡組或凹透鏡組而大幅改變。只要在對焦組件採用凸透鏡組並在影像穩定組件採用凹透鏡組,並將它們相鄰地擺放,令凹透鏡和凸透鏡的特性互相抵消,便能為各自設置恰當的折射能力。我們就是這樣令鏡身整體和影像穩定組件都更簡便。

此外,透過將對焦組件配置成凸透鏡—凹透鏡—凸透鏡的鏡片排列,便能同時減輕重量和帶來高畫質。另外,透過在後方組件中採用非球面鏡片,我們成功減少了後方組件的鏡片數量同時修正球形像差,讓我們能盡量把光圈拉後。我們就是這樣制定整支鏡頭的基本配置和每個鏡片組的配置,達成我們的設計目標。

 

EF85mm f/1.2L II USM的光學元件排列

圖2 EF85mm f/1.4L IS USM的光學元件排列

 

由於加入影像穩定組件令鏡片元件的總數增加,因此另一個我們要克服的問題是抑制鬼影。在這支鏡頭中,我們為後方鏡片組採用了三元素粘合鏡片。要將三元素粘合鏡片中三片鏡片的軸線精確地對齊很困難,但我們決定採用它來減少空氣接觸面,尤其是因為後方鏡片的表面特別容易受鬼影問題影響。因此,透過在第八片鏡片上使用空氣球面塗層(ASC),雖然鏡頭片元件數量增加,但我們仍然成功抑制鬼影。

 

以大幅減小尺寸為目標

Okuda:超聲波馬達(USM)是驅動自動對焦的致動機,有幾種選擇來配合鏡片直徑。為了令外圍直徑小得足以應付長時間手持拍攝,我們決定採用包括EF35mm f/2 IS USM(英文版)和EF85mm f/1.8 USM(英文版)在內的很多其他EF鏡頭同樣使用的較小型超聲波馬達。我們與光學設計主管合作,從光學系統開始構思讓零件能符合超聲波馬達有限的直徑內的設計。

而作為參考,EF85mm f/1.2L II USM採用了EF400mm f/2.8L IS II USM超遠攝鏡頭等鏡頭使用的大直徑超聲波馬達。

環形超聲波馬達

圖三 環形超聲波馬達(為右方的EF85mm f/1.4L IS USM採用)

 

如之前提及(見第一部份),雖然這支鏡頭的影像穩定組件尺寸和重量與超遠攝鏡頭差不多,但我們亦需確保整個影像穩定組件包括驅動系統在內都有合理尺寸。為了這個原因,我們採用了利用多個陶瓷軸承來支撐可移動零件的極低摩擦力驅動系統,減輕驅動負擔。這樣減輕了所需的驅動力,並令影像穩定組件有簡便輕盈的設計。

 

EF85mm f/1.4L IS USM影像穩定元件

圖四 影像穩定組件比較
左:實際組件、右:比較組件

 

我們亦在影像穩定組件的正面設計了對焦驅動機制(圖五)。由於這是一支大光圈鏡頭,因此景深非常淺,而自動對焦亦需要有極高的準確度。不出所料,對焦組件亦很重,而整個驅動機械如驅動組件的馬達和停止組件的剎制系統亦需要比L系列鏡頭所用的更耐用。在這支鏡頭的驅動機械中採用球型軸承能減輕負擔並同時改良解像度和準確度。使用球型軸承亦有助帶來高速自動對焦。重身的對焦鏡片組必須由馬達的有限力量驅動,但由於球型軸承減輕了負擔,令對焦鏡片能快速驅動。

 

EF85mm f/1.4L IS USM的對焦鏡片元件

圖五 對焦組件(正方形內的球型軸承)

 

透過令環形馬達的機械組件形狀跟隨玻璃的外圍直徑,空間效率得以提升至最高,有助減小尺寸和減輕重量。

為了克服在85mm f/1.4鏡頭中加入影像穩定機制同時確保鏡頭有吸引的尺寸和重量帶來的異常困難,我們在研究機械和光學的組合方面花了很多時間。透過將機械組件逐次減少0.1毫米,我們終於成功取得適合實際用途的鏡頭設計。

這支鏡頭擁有4度影像穩定效果(85毫米焦距,使用EOS-1D X Mark II。按CIPA標準計算)。這是佳能第一支配備影穩定功能的f/1.4大光圈鏡頭,我們希望用家能親身體驗我們在保留實用的鏡頭尺寸同時加入影像穩定功能帶來方便。

 

致力於可靠程度

Okuda:雖然我們採用了輕盈的設計,但對突然掉下等衝擊的抵抗力仍然十分可觀,接近1公斤。為了改善可靠程度,我們在鏡頭正面採用了減震機制。推動濾鏡架便會將它收起,這點在您握住相機時相當明顯。當有物件撞向鏡頭後端時,減震器會協助抵抗衝擊。當長度固定時,其中一個特點是很難分散衝擊力。而由於這是一支固定長度的大光圈鏡頭,因此我們決定在設計中加入減震器。並非所有EF鏡頭都是如此,我們會根據鏡頭配置和模擬裝置採用此特點。除了這支鏡頭外,EF24-70mm f/4L IS USMEF11-24mm f/4L USM(英文版)、EF35mm f/1.4L II USMEF24-105mm f/4L IS II USM都採用了減震器。雖然在變焦鏡頭上可能不明顯,但當您在定焦鏡頭上推動濾鏡架時應該能感受到。

EF85mm f/1.4L IS USM

EF85mm f/1.4L IS USM的接口、按鈕和對焦環內及周圍都採用了防塵、防滴封口及結構。

 

總結

Yamaguchi:在未來幾年,市場對更高的像素數會有更大需求,而可用程度高的鏡頭則能令用家進行手持拍攝時有安全感。我們充滿信心地推薦以這支出類拔萃的鏡頭來拍攝肖像,它在解像度、影像穩定功能、重量和尺寸等方面有出色的平衡。

在室內或昏暗燈光下拍攝時,這支鏡頭會讓您無需提高ISO感光度設定亦能捕捉到銳利影像。多得輕盈的重量和影像穩定功能,現在您可以享受手持拍攝肖像而不會感到疲倦。我們希望這支鏡頭能讓用家體會之前不可能的表現手法範疇。

EF85mm f/1.4L IS USM開發人員

產品規劃主管Yamaguchi

EF85mm f/1.4L IS USM開發人員

光學設計主管Iwamoto

EF85mm f/1.4L IS USM開發人員

機械設計主管Okuda

 


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