Trong phần 2 của bài phỏng vấn các nhà phát triển ống kính EF85mm f/1.4L IS USM của Canon (Phần 1 ở đây), chúng ta tìm hiểu thêm về những đặc điểm độc đáo trong thiết kế quang học và cơ học của một chiếc ống kính L-series.

 

Sự bố trí quang học sử dụng ngàm EF đường kính lớn một cách hiệu quả nhất

EOS 5D Mark IV/ EF85mm f/1.4L IS USM/ FL: 85mm/ Manual exposure (f/1.4, 1/2500 giây)/ ISO 200/ WB: Auto
Ảnh không chỉ sắc nét, mà còn có hiệu ứng bokeh đẹp ở hậu cảnh. Điều này là nhờ ngàm EF đường kính lớn, mang lại khẩu độ tối đa là f/1.4.

 

Iwamoto: Do bản chất của thiết kế quang học, màn khẩu (bộ phận EMD) cách mặt sau của hệ thống quang học (có nghĩa là phía ngàm) càng xa, đường kính thấu kính phía sau phải càng lớn. Mặt khác, như đã đề cập trước đây [xem Phần 1], vì bộ phận ổn định hình ảnh cũng được đặt ở phía ngàm, các bộ phận phải được sắp xếp theo thứ tự sau đây:
(Mặt trước ống kính) Màn khẩu - Bộ phận ổn định hình ảnh - Nhóm thấu kính phía sau (Máy Ảnh)

Vì màn khẩu nằm tương đối xa so với ngàm, đường kính của nhóm thấu kính phía sau phải lớn hơn. Các ống kính khẩu độ lớn đã có đường kính lớn, và điều kiện này có xu hướng tăng thêm khi được trang bị cơ chế ổn định hình ảnh, do đó điều quan trọng là phải đặt màn khẩu về phía sau. Khó cấu hình hệ thống ổn định hình ảnh quang học và nhóm thấu kính phía sau với số thấu kính ít nhất có thể, đồng thời đảm bảo duy trì được hiệu năng quang học.

Ống kính EF85mm f/1.4L IS USM (trái) được thiết kế để sử dụng hiệu quả nhất ngàm EF đường kính 54mm (phải).

 

Do đó, đường kính ống kính phải vừa với ngàm EF. Nếu trên thực tế bạn cầm và nhìn ống kính này từ phía ngàm, bạn sẽ có thể thấy đường kính thấu kính thực ra lớn thế nào. Ngàm EF đường kính lớn giúp có được cấu hình này, và đây là cách chúng tôi xoay sở trang bị hệ thống ổn định hình ảnh cho ống kính này.

 

Hình 1 Sự bố trí quang học của ống kính EF85mm f/1.2L II USM

 

Một khi đã quyết định về cấu hình của bộ phận ổn định hình ảnh, chúng tôi chuyển sang quyết định về cấu hình tối ưu cho nhóm thấu kính chỉnh tiêu, và sau đó là cấu hình cho toàn bộ ống kính. Để giảm kích thước của toàn bộ ống kính, cả nhóm chỉnh tiêu và hệ thống quang học ổn định hình ảnh phải có trọng lượng nhẹ và chỉ di chuyển một mức nhỏ. Với ống kính này, chúng tôi sử dụng cách bố trí quang học mới sau đây từ mặt trước của ống kính: nhóm thấu kính trước, sau đó là nhóm chỉnh tiêu, màn khẩu, nhóm ổn định và sau đó là nhóm thấu kính sau. 

Các tính chất của nhóm chỉnh tiêu và nhóm ổn định thay đổi rất nhiều tùy vào việc chúng là nhóm thấu kính hội tụ hay phân kỳ. Bằng cách cấu hình nhóm chỉnh tiêu như nhóm thấu kính hội tụ và nhóm ổn định như nhóm thấu kính phân kỳ, và sau đó đặt chúng liền kề nhau sao cho các đặc điểm phân kỳ và hội tụ trung hòa nhau, hệ số khúc xạ tương ứng có thể được cài đặt thích hợp. Đây là cách chúng tôi duy trì kích thước nhỏ gọn hơn cho cả thân ống kính cũng như nhóm ổn định hình ảnh.

Ngoài ra, bằng cách cấu hình nhóm chỉnh tiêu theo cách bố trí thấu kính hội tụ-phân kỳ-hội tụ, chúng tôi vừa giảm được trọng lượng vừa đạt được chất lượng hình ảnh cao. Ngoài ra, bằng cách cấu hình nhóm thấu kính phía sau với một thấu kính phi cầu, chúng tôi giảm số lượng thấu kính trong nhóm thấu kính sau đồng thời chỉnh quang sai dạng cầu, cho phép chúng tôi đặt màn khẩu ra phía sau xa nhất có thể. Bằng cách lập ra cấu hình cơ bản cho toàn bộ ống kính và cấu hình từng nhóm thấu kính theo cách này, chúng tôi đã đạt được các mục tiêu thiết kế của mình.

 

Hình 2 Sự bố trí quang học của ống kính EF85mm f/1.4L IS USM

 

Vì sự bổ sung nhóm ổn định hình ảnh làm tăng tổng số thấu kính, giảm bóng ma là một vấn đề kỹ thuật khác mà chúng tôi cần phải khắc phục. Với ống kính này, chúng tôi sử dụng một thấu kính gắn kết 3 yếu tố cho thấu kính sau. Khó căn thẳng chính xác trục của 3 thấu kính trong một thấu kính gắn kết 3 yếu tố, nhưng chúng tôi quyết định sử dụng nó để giảm bề mặt tiếp xúc với không khí, nhất là khi bề mặt thấu kính ở thấu kính phía sau rất dễ gặp hiện tượng bóng ma. Do đó, bằng cách sử dụng lớp phủ ASC (Air Sphere Coating) cho thấu kính thứ 8, chúng tôi có thể giảm hiện tượng bóng ma ngay cả khi tăng số lượng thấu kính.

 

Mục tiêu là giảm kích thước đáng kể

Okuda: Môtơ siêu âm (USM), là các bộ dẫn động cho hệ thống lấy nét tự động, có một số tùy chọn phù hợp với đường kính ống kính. Để đảm bảo đường kính ngoài đủ nhỏ để chụp cầm tay trong thời gian dài, chúng tôi quyết định sử dụng một loại USM tương đối nhỏ, được dùng trong nhiều ống kính EF khác bao gồm EF35mm f/2 IS USM và EF85mm f/1.8 USM. Bắt đầu bằng hệ thống quang học, chúng tôi làm việc với trưởng nhóm thiết kế quang học để đi đến một thiết kế trong đó các bộ phận sẽ nằm vừa trong đường kính USM hạn chế.

Để bạn tham khảo, ống kính EF85mm f/1.2L II USM sử dụng USM đường kính lớn có trên các ống kính như ống kính siêu tele EF400mm f/2.8L IS II USM.

Hình 3 USM Dạng Vòng (USM dùng trên EF85mm f/1.4L IS USM ở bên phải)

 

Như đã đề cập trước đây (xem Phần 1), mặc dù nhóm ổn định hình ảnh của ống kính này có kích thước và trọng lượng tương tự như của một ống kính siêu tele, chúng tôi cần phải đảm bảo rằng toàn bộ bộ phận ổn định hình ảnh, bao gồm hệ truyền động, có kích thước hợp lý. Vì lý do đó, chúng tôi giảm tải truyền động bằng cách sử dụng một cơ chế truyền động có mức ma sát cực thấp, sử dụng nhiều ổ trục sứ để đỡ các bộ phận chuyển động. Điều này giảm lực truyền động cần thiết và góp phần có được một thiết kế bộ phận ổn định hình ảnh nhỏ gọn và nhẹ.

 

Hình 4 So sánh bộ phận ổn định hình ảnh
Trái: Bộ phận thực tế, Phải: Bộ phận so sánh

 

Một cơ chế truyền động chỉnh tiêu (Hình 5) ở mặt trước của bộ phận ổn định hình ảnh cũng đã được chế tạo. Vì nó là một ống kính khẩu độ lớn, độ sâu trường ảnh rất nông và lấy nét tự động cũng đòi hỏi độ chính xác cực cao. Không ngạc nhiên khi nhóm thấu kính chỉnh tiêu cũng nặng và toàn bộ cơ chế truyền động, chẳng hạn như môtơ vận hành nhóm này và cơ chế điều khiển phanh để dừng nó, cần phải được đảm bảo bền hơn ngay cả đối với các ống kính L-series khác. Sử dụng các ổ bi có độ bền cao trong cơ chế truyền động cho ống kính này giúp giảm tải và cải thiện khả năng xử lý đồng thời cũng cải thiện độ chính xác. Việc sử dụng ổ bi cũng góp phần có được khả năng tự động lấy nét tốc độ cao. Nhóm thấu kính chỉnh tiêu nặng phải được vận hành bằng công suất hạn chế của môtơ, nhưng thấu kính chỉnh tiêu có thể được vận hành nhanh chóng vì các ổ bi giúp giảm tải.

 

Hình 5 Bộ phận chỉnh tiêu (ổ bi trong hình vuông)

 

Bằng cách đảm bảo hình dạng của các bộ phận cơ học của bộ phận USM dạng vòng phù hợp với đường kính ngoài của thấu kính, tính tiết kiệm không gian được tối đa hóa, góp phần giảm kích thước và trọng lượng.

Để khắc phục điều kiện khó khăn bất thường khi bổ sung một cơ chế ổn định hình ảnh vào một ống kính 85mm f/1.4 đồng thời đảm bảo kích thước và trọng lượng hấp dẫn, chúng tôi đã đầu tư rất nhiều thời gian để nghiên cứu sự kết hợp hệ thống cơ học và quang học. Bằng cách mỗi lần giảm 0,1 milimet kích thước của các bộ phận cơ học, cuối cùng chúng tôi có được một thiết kế ống kính thích hợp cho sử dụng trên thực tế.

Ống kính này có hiệu ứng ổn định hình ảnh 4 stop (độ dài tiêu cự 85mm, dùng EOS-1D X Mark II. tuân thủ tiêu chuẩn CIPA). Đây là ống kính Canon khẩu độ lớn f/1.4 đầu tiên của Canon được trang bị cơ chế ổn định hình ảnh, và chúng tôi mong rằng người dùng sẽ tự trải nghiệm tính dễ sử dụng của nó nhờ vào việc có được kích thước ống kính phù hợp đồng thời trang bị cơ chế IS cho nó.

 

Đảm bảo tính đáng tin cậy

Okuda: Mặc dù chúng tôi đã đặt ra các giải pháp để có một thiết kế nhẹ, lực tác động, chẳng hạn như khi rơi, sẽ đáng kể vì ống kính này vẫn nặng gần 1 kg. Để cải thiện độ tin cậy, chúng tôi đã sử dụng một cơ chế giảm chấn ở mặt trước của ống kính. Bộ phận giữ kính lọc có hình dạng thu vào khi bị đẩy—điều này là khá rõ khi bạn thao tác ống kính trên thực tế. Bộ giảm chấn phân tán lực tác động khi có vật gì đó va đập vào đầu ống kính. Rất khó phân tán lực chấn động khi nó có chiều dài cố định. Chúng tôi quyết định sử dụng bộ giảm chấn vì đây là ống kính có chiều dài cố định có khẩu độ lớn. Bộ phận này không được sử dụng cho tất cả ống kính EF, mà được sử dụng khi cần dựa trên cấu hình và mô phỏng ống kính. Ngoài ống kính này, bộ giảm chấn cũng được sử dụng với the EF24-70mm f/4L IS USM, EF11-24mm f/4L USM, EF35mm f/1.4L II USM và EF24-105mm f/4L IS II USM. Mặc dù có thể không nhìn thấy rõ lắm với ống kính zoom, bạn sẽ có thể biết khi bạn đẩy phần đỡ kính lọc trên một ống kính một tiêu cự.

Hệ thống đệm bít và kết cấu chống bụi, chống nước bắn được dùng trong và xung quanh ngàm ống kính, công tắc, và vòng chỉnh tiêu của EF85mm f/1.4L IS USM.

 

Kết luận

Yamaguchi: Trong khi nhu cầu về số điểm ảnh cao hơn sẽ tăng cao trong những năm tới, một ống kính có tính khả dụng cao sẽ cho phép người dùng chụp ảnh cầm tay một cách an tâm. Chúng tôi tự tin khi giới thiệu ống kính hoàn hảo này mà, như một ống kính chụp chân dung, được hoàn chỉnh bằng một sự cân bằng hoàn hảo giữa độ phân giải, ổn định hình ảnh, trọng lượng và kích thước.

Khi chụp trong nhà hoặc ở điều kiện thiếu sáng, ống kính này cho phép bạn chụp được những tấm ảnh sắc nét mà không cần phải tăng thiết lập ISO. Giờ đây bạn có thể chụp ảnh chân dung cầm tay mà không cảm thấy mệt nhờ vào trọng lượng nhẹ và cơ chế ổn định hình ảnh. Chúng tôi mong rằng ống kính này sẽ cho phép người dùng trải nghiệm sự thể hiện đa dạng hơn mà trước đây không thể có được.

 

---

---