2010年7月号

本期技术报告将为大家介绍去年12月已累计生产5000万支的EF镜头的历史。
开拓真正的自动对焦时代、引领当今数码时代的全电子镜头卡口EF镜头
1987年,在EOS数码相机亮相的同时,EF镜头也面市了。告别FD镜头卡口,这是数码单反相机迈向真正的自动对焦化的改革,更是在之后的二十多年,仍然能够适应当今数码照片时代,具有前瞻性的变革。
此时,佳能做了一个很大的决断,就是更新镜头卡口。最终采用了全电子镜头卡口(※1),这与被专业摄影师与业余爱好者深深信赖的FD镜头完全不同。EOS自动对焦系统最大的特点是“镜头内马达(※2)”,即在镜头一侧搭载了用于对焦的驱动马达。与此相对,其它的自动对焦单反系统大多采用在相机机身中内置马达、通过镜头卡口部分的机械连接、以镜头一侧的轴承来驱动镜头的对焦方式。
佳能选择镜头内马达驱动方式,是基于“在驱动部件附近配置最适合的驱动源”的理念,为各种对焦镜头配置最佳的马达,从而提高自动对焦的驱动速度。其中,由佳能首创、应用了将超声波振动转换为旋转的新概念马达USM(超声波马达)(※3)的镜头,实现了快速、宁静的自动对焦。EOS 650发售时所使用的广告语“快速、舒适”,也表现了高转矩带来优异的启动停止性的USM动作特性。
新的EF镜头卡口不仅具有自动对焦功能,进而还持续地发展更新,以实现电子化所带来的各种自动拍摄功能。20世纪70年代,AE(自动曝光)功能使面向业余爱好者的单反相机“AE-1”掀起了一股热潮。佳能在此基础上开发了电磁驱动光圈(EMD)单元(※4),通过马达实现了对光圈叶片高精度的控制。同时,还实现了无机械连接的自动曝光化。
为降低拍摄失败的情况,改进了自动功能
下一步的目标便是搭载影像稳定器机构(IS)(※5)。这是因为拍摄失败的三大要因就是曝光失败、对焦失败及抖动。佳能将解决这些问题作为自己的使命,不断开发新的技术。
在更改镜头卡口的8年之后,IS影像稳定器面世,让以往对于业余爱好者来说门槛很高的远摄拍摄一下子变得触手可及。
另外,2009年采用的最新IS技术“双重IS影像稳定器”(※6),还可以检测并矫正微距拍摄时相机相对于被摄体水平方向的移动“平移抖动”,将近摄领域的抖动问题也一举解决。
为了在产品中搭载以上新技术,就需要在镜头及相机机身间进行大量的信息交换。镜头卡口的全电子化是以能灵活应对即将到来的新技术为目标的。这是在35mm单反相机用的可更换式镜头上首次搭载IS影像稳定器,数码单反的实时显示拍摄时采用单触式光圈以实现曝光模拟功能等等,这一切都证明了与时俱进的功能发展。
提出专业器材新理念的L型变焦镜头
从专业的角度来说,在FD镜头之前,摄影师对于变焦镜头积极的评价并不是很多。人们对镜头的普遍认识仍局限于“镜头只能是定焦”,准备从广角到远摄等一大堆定焦镜头去拍摄这样的情景对于专业人士来说再平常不过。然而,从传说中的变焦镜头“FD 35-70mm f/2.8-3.5 SSC”与“FD 80-200mm f/4 SSC”开始,变焦镜头逐渐被专业摄影师所接受。
1989年,在首个专业相机机身“EOS-1”发售之际,“EF 20-35mm f/2.8L”、“EF 28-80mm f/2.8-4L USM”以及“EF 80-200mm f/2.8L”等3款L(Luxury)(※7)型变焦镜头,也作为“专业摄影的常用镜头”投入了市场。以往必须大约10支定焦镜头才能覆盖的拍摄领域,现在只需要3支变焦镜头就可以了。这样即提出了专业器材的新理念。开发于FD镜头时代、持续提高的变焦镜头技术只有得到专业摄影师的认可才能投入生产。
另一方面,在业余爱好者眼中,变焦镜头具有很大的魅力。预算当然要考虑,但是可以使用一支镜头自由地选择视角,携带也很方便,并且可以享受变焦的乐趣,让初学者对照片产生积极的兴趣,这款镜头的优点自然不言而喻。
定位于上述3款f/2.8L型变焦镜头的构思,至今已发展为“EF 16-35mm f/2.8L II USM”、“EF 24-70mm f/2.8L USM”以及“EF 70-200mm f/2.8L IS II USM”。
由于摄影爱好者的范围已扩展至高年龄的人群,因此制造重量较轻、拥有高性能镜头的呼声也越来越高。为此,开发了光圈值为f/4的L系列镜头。最先发售的是“EF70-200mm f/4L USM”,之后增加了“EF17-40mm f/4L USM”、“EF24-105mm f/4L IS USM”、“EF70-200mm f/4L IS USM”等镜头,使这一系列镜头获得了相当多的支持。这4款新变焦镜头被众多的专业摄影师及高级爱好者所信赖,最终形成“L”品牌的良好口碑。
以TS-E镜头为首、为新的照片体验带来无限可能的专业镜头,扩展了梦想的边际
佳能为了让更多人对于照片的梦想得以实现,不仅仅是制作畅销的产品,对需求较少、但是又必要的产品也进行持续研究。
其中成功的例子就是TS-E系列镜头。这是在35mm相机上可以进行“移轴控制(※8)”的特殊镜头。“移轴控制”是以下两种方法的总称。一种是通过将位于大型照相机蛇腹镜箱前的镜片面平行移动,来校正在拍摄高层建筑时顶端变细等成像的变形,使成像恢复至原本的水平、垂直位置,称之为“偏移”。另一种是倾斜光轴以控制对焦范围的“倾斜”。这些在拍摄建筑物及商品时使用较多,而TS-E镜头使35mm照相机也可以完成这样的拍摄,从而获得了好评。
近年来,数码单反的图像感应器不断地向高像素、高画质的方向发展,中型、大型照相机也逐渐过渡为35mm数码照相机。特别是商品拍摄的领域,可以说,35mm照相机正在走向主流。对于摄影家而言,拥有TS-E镜头可以使展现在他们面前的摄影世界大不一样。
另外,“MP-E65mm f/2.8 1-5×Macro Photo”这款名称很长的微距镜头,取代了曾经难以搬运、操作复杂的蛇腹镜箱。它的特殊之处还在于只能在1倍至5倍之间放大拍摄,而在普通拍摄范围内则无法对焦。这款镜头与数码单反相机结合后,可以获得新的拍摄体验,让您感受到它的魅力与乐趣。
EF镜头持续发扬了数码时代独有的价值,加速了提升照片乐趣的发展
当人们考虑将照片从胶片时代发展至数码时代时,大概谁都没有想到相机本身也会发生戏剧性的变化。
然而,大概从2000年年底开始,使用数码相机拍摄的照片越来越多地在计算机上进行放大观看,这也导致镜头的分辨率(※9)及色差(※10)等这些人们以前并不关注的性能受到严厉的批评。而佳能针对这些批评,努力去真正提高镜头的光学性能,从而使包括专业人士在内的更多人开始理解佳能EF镜头的优越性。
从胶片时代开始,L镜头就因为出色表现得到了好评,而那些鲜有机会放大打印的人们,则几乎不能感受到它的好处。到了数码时代,迅速到来的相机高像素化,让普通用户可以直观地看到L镜头的锐度,对L镜头的评价也越来越高。
此外,从数码时代之前就开始的自动对焦化研究使对焦方式发展至后部对焦(※11);为提高IS时的持握性能,减轻了光学系统重量等等,虽然在外观上没有大的变化,但是光学设计方面却得到了很大的改进。
最近、为防止镜头内部光线的反射(※13)造成鬼影(※12)现象,佳能开发了一种以往不同的微细形状加工技术,即特殊镀膜SWC(亚波长结构镀膜)(※14)。
在佳能,今后仍会持续进行各种研究,以开发满足更多用户需求的新产品。
※1 全电子镜头卡口
排除了机身与镜头间的一切机械信息传输,将安装镜头的种类、光圈值、焦距、镜头伸出量等多种信息进行双向数字通信的镜头卡口类型。由于将全部信息传输全电子化,因此可以灵活采用镜头端的新技术及相机端的高性能。

※2 镜头内马达
是指在镜头内搭载马达进行自动对焦驱动的方式。“在各驱动部位附近配置最恰当的调节器(驱动源),完全执行电子化的信息传达与控制”,佳能将此基本思想付诸实践,解决了仅使用一个机身内置马达来应对所有可更换式镜头驱动(对焦转矩相差10倍左右)的效率低下的驱动问题。
※3 USM(超声波马达)
在EF镜头中首次应用成功,是将超声波振动转换为旋转动力,实现了宁静、快速自动对焦的马达。USM是Ultrasonic Motor(超声波马达)的简称。1987年首次在远摄镜头上搭载了环形USM,此后相继于1992年开发了圆筒状的微型超声波马达、2002年开发了体积相当于微型超声波马达约一半的微型超声波马达 II。

※4 电磁驱动光圈单元
变形步进电机与光圈叶片单元组合而成的EMD(Electromagnetic Diaphragm/电磁驱动光圈),可与全电子镜头卡口连接,通过电子信号控制光圈口径。

※5 影像稳定器机构
EF镜头作为35mm单反相机使用的可更换式镜头,在镜头内部搭载影像稳定器,率先应用了将光学系统的部分平行移动的偏移方式。可以矫正在普通拍摄时影响最大的、以相机为轴的镜头移动,即倾斜抖动。IS是Image Stabilizer(影像稳定器)的简称。
※6 双重IS影像稳定器
最新的IS影像稳定器技术,可以矫正以往的倾斜抖动以及微距拍摄时较为突出的、与被摄体平行方向的平移抖动。它于2009年在EF 100mm f/2.8L IS USM微距镜头中得以应用,是世界上第一个同时矫正两种抖动的新技术。

※7 L型
“L”取自Luxury(奢华)的首字母。代表采用了人工结晶萤石、超级UD、UD镜片、大口径高精度非球面镜片等特殊光学素材,并兼具优良韧性与可靠性的镜头系列。
※8 移轴控制镜头
修复镜头光轴平行移动造成的成像变形称为“偏移”,调整当镜头光轴与胶片(成像)面为非垂直关系时的对焦范围称为“倾斜”,这两者统称为“移轴控制”。这款镜头使以往使用大型照相机的拍摄在35mm照相机上也可以实现。

※9 镜头的分辨力
表示对被摄体点像能否进行细腻还原的评价值。
※10 色差
普通的光线是多种色彩光线的混合体。光线因为色彩、也就是波长的不同,折射率也会不同,每种色彩成像的位置也不一样。这就是色彩的晕染。色差可以通过组合不同折射率的凸透镜及凹透镜,使色差互相抵消,从而得以矫正。另外,还可以使用光的色散极低(低色散)的萤石镜片和UD(Ultra Low Dispersion超低色散)、超级UD镜片来降低色差。
※11 后部对焦
这种对焦方式通过移动位于光圈之后、靠近成像面一侧(后方)的镜组进行对焦。实现了较轻的对焦镜组重量,以及高速、精密的自动对焦控制,并且可以达到持握的平衡性及较小的体积。

※12 鬼影
当太阳光等明亮的光源进入画面时,经过镜片面上数次复杂的反射,会在与光源对称的位置成像。这种现象就像出现幽灵一般,所以称为“鬼影”。

※13 镜头内部光线的反射(眩光)
镜片面反射及镜筒、相机的反光镜箱内壁的反射光线到达成像面时,会使部分或整个画面的图像变得模糊。这种有害反射光线称为眩光。
※14 特殊镀膜SWC
SWC是Subwavelength Structure Coating(亚波长结构镀膜)的简称。在镜片表面施以比可视光线的波长更短的楔型结构镀膜,能比以往的镀膜抑制更大角度的入射光线,达到更好的防反射效果。


