Статья

Искусство создания объектива Canon EF 85mm f/1.4L IS USM: команда разработки раскрывает все карты

Новый EF 85mm f/1.4L IS USM стал четвертым объективом с фокусным расстоянием 85 мм в популярной линейке Canon EF.

Перед началом работы над новым объективом EF 85mm f/1.4L IS USM в Canon была поставлена простая цель — по максимуму использовать все новые технологии, чтобы создать флагманский портретный объектив. В этот раз нам выпала редкая возможность услышать об объективе от его создателей, и мы многое узнали о деталях конструкции и технологиях, которые легли в его основу. Новый объектив не просто оснащен самыми инновационными технологиями, но и являет собой непревзойденное сочетание качества изображения и удобства использования.


Ямагути, руководитель команды планирования выпуска продукции Canon

Yamaguchi, Canon Product Planning Lead for the EF 85mm f/1.4L IS USM lens, sitting at a desk.
Ямагути, руководитель команды планирования по выпуску объектива EF 85mm f/1.4L IS USM, говорит, что целью Canon при разработке новой модели было «создать объектив для того, чтобы люди легко и красиво сохраняли важные моменты и воспоминания».

Объектив EF 85mm f/1.4L IS USM стал четвертой в линейке моделью с фокусным расстоянием 85 мм, представителями которой также являются объективы EF 85mm f/1.2L USM, EF 85mm f/1.8 USM и EF 85mm f/1.2L II USM. Ямагути объясняет, почему новый объектив так важен, и рассказывает о том, какое место он занимает в линейке Canon.

«Объективы с фокусным расстоянием 85 мм очень популярны среди любителей портретной фотографии, — говорит Ямагути. — В текущей линейке есть объектив EF 85mm f/1.2L II USM, который имеет слишком высокую для некоторых пользователей цену, а от EF 85mm f/1.8 USM некоторым пользователям хотелось бы видеть более заметный эффект боке».

«На стадии планирования объектива EF 85mm f/1.4L IS USM мы пообщались со многими профессиональными фотографами, включая свадебных фотографов, которые часто используют подобные объективы. Они рассказали нам, что объектив EF 85mm f/1.2L II USM высоко ценится за невероятную детализацию и эффект боке, получаемый благодаря большой диафрагме. Несмотря на это, он достаточно тяжелый, и пользователям не так легко использовать его в течение длительного времени, а скорость автофокусировки далеко не всегда соответствует ожиданиям. Даже несмотря на то, что это фикс-объектив с большой диафрагмой, некоторые предлагали добавить стабилизацию изображения для удобства съемки».

Christian Ziegler’s

Подпишитесь на рассылку

Нажмите здесь, чтобы получать вдохновляющие истории и интересные новости от Canon Europe Pro

Объектив EF 85mm f/1.4L IS USM отличается тщательно сбалансированными характеристиками, включая большую диафрагму f/1.4 и систему стабилизации изображения для съемки с рук. Он разработан для создания изображений высочайшего качества, которого ждут от объектива L-серии.

В Canon были поставлены две четкие маркетинговые задачи: объектив должен быть небольшого размера и иметь вес менее 1 кг.

Ямагути уверен, что этот объектив будет пользоваться большим спросом среди фотографов: «Портреты, в том числе и свадебные, — это очень важные моменты жизни, которые хочется навсегда сохранить в памяти. Нашей задачей было создать объектив для того, чтобы люди легко и красиво сохраняли важные моменты и воспоминания».


Ивамото, руководитель отдела оптического проектирования Canon

A photo of Iwamoto, Optical Design Lead for the EF 85mm f/1.4L IS USM lens, sitting at a desk.
С самого начала Ивамото поставил перед собой четкие задачи в отношении этого объектива: «Мы сосредоточились на том, чтобы добиться баланса между четкостью картинки в центре кадра, которая является отличительной чертой объективов L-серии, и красивым боке по его краям, которое идеально подходит для популярных портретных композиций с объектом в середине кадра», — говорит он.

Ивамото объясняет основные цели, которые стояли на этапе оптического проектирования, включая высокое разрешение, максимально возможную диафрагму и превосходное качество боке по краям кадра. При этом требовалось уложиться в строгие ограничения по размеру и весу.

«В 2006 году в Canon было запущено производство флагманского для своего фокусного расстояния объектива EF 85mm f/1.2L II USM, и невероятное качество боке позволило ему зарекомендовать себя с лучшей стороны. Оптическая конструкция объектива EF 85mm f/1.4L IS USM больше направлена в сторону создания резких и четких границ, при этом сохраняется высокий уровень детализации, за который так любят его «старшего брата».

Мы сосредоточились на том, чтобы добиться баланса между четкостью картинки в центре кадра, которая является отличительной чертой объективов L-серии, и красивым боке по его краям, которое идеально подходит для популярных портретных композиций с объектом в середине кадра, и при этом принять во внимание вес, размер и стоимость.

Все объективы с большой диафрагмой и телеобъективы среднего диапазона предполагают определенный диаметр. Если увеличивается диаметр блока стабилизации изображения, управляющего большим и тяжелым объективом, увеличиваются и окончательные размер и вес продукта. Поэтому важной задачей в отношении оптической конструкции этого объектива было уменьшить диаметр и вес оптической системы стабилизации».

В целом, диаметр передних линз больше, чем диаметр задних, а линзы, располагающиеся возле диафрагмы, имеют наименьший диаметр. Решением стало поместить систему оптической стабилизации на стороне крепления объектива возле диафрагмы. (Рис. 1)

A figure of the lens’ optical arrangement.
Рис. 1. Расположение оптических компонентов.

Несмотря на это, оптическая система стабилизации в любом случае имеет некоторый вес, и поэтому в этом объективе ее размер и вес схожи с характеристиками системы, используемой в супертелеобъективе EF 400mm f/2.8L IS II USM. (Рис. 2)

An image comparing the different image stabilisation unit and stabilising optical systems of different lenses in the series.
Рис. 2. Сравнение блока стабилизации изображения и оптической системы стабилизации (слева направо: EF35mm f/2 IS USM, EF100mm f/2.8L Macro IS USM, EF85mm f/1.4L IS USM, EF400mm f/2.8L IS II USM).

Новая оптическая конструкция стала возможной благодаря большему диаметру крепления объектива EF, используемого в цифровых зеркальных камерах Canon.

«Природа оптической конструкции подразумевает, что чем дальше диафрагма (блок ЭМД) находится от задней части оптической системы (стороны крепления), тем большим должен быть диаметр задней линзы. Поскольку блок стабилизации изображения также расположен на стороне крепления, компоненты должны быть расположены в следующем порядке: передняя линза, диафрагма, блок стабилизации изображения, а затем уже задняя группа линз.

Поскольку в этом объективе диафрагма расположена относительно далеко от крепления (см. Рис. 3 ниже), диаметр задней группы линз становится больше. А так как объективы с большой диафрагмой изначально имеют в своей конструкции линзы большого диаметра и диаметр линз становится еще больше при наличии системы стабилизации изображения, важным является расположение диафрагмы по отношению к задней части объектива. Было трудно разработать оптическую систему стабилизации и заднюю группу линз с использованием как можно меньшего количества линз и при этом с сохранением оптического качества».

Широкое крепление EF стало одним из факторов, которое сделало подобную оптическую конструкцию объектива EF 85mm f/1.4L IS USM возможной.

A figure of the EF 85mm f/1.4L IS USM optical arrangement.
Рис. 3. Расположение оптических компонентов в EF 85mm f/1.4L IS USM.

Интеграция блока стабилизации стала не единственной сложной задачей для команды оптического проектирования. Требования относительно размера и веса нового объектива создали необходимость особой оптической конструкции фокусирующей группы (Рис. 3 выше).

«Чтобы окончательный размер объектива был меньше фокусирующая группа, так же как и оптическая система стабилизации, должна быть легкой и двигаться как можно меньше. Для этого объектива мы использовали новое оптическое построение (начиная с передней части объектива): передняя группа, фокусирующая группа, диафрагма, оптическая система стабилизации и задняя группа».

Во время обсуждения этой оптической конструкции были затронуты не только системы фокусировки и стабилизации; новый объектив также должен был обеспечить высокий уровень коррекции аберраций. «Самым важным фактором для объектива EF 85mm f/1.4L IS USM является коррекция осевой хроматической и сферической аберраций. Поскольку мы имеем дело с малой глубиной резкости, для достижения высокого качества изображения необходимо скорректировать кривизну поля. Для коррекции этих типов аберраций эффективно использование стекол с высоким показателем преломления и стекол с аномальными дисперсионными характеристиками».

Важность совершенствования технологий производства стекла и иных материалов легко упустить из виду. По словам Ивамото, в действительности более половины стекол в EF 85mm f/1.4L IS USM выполнено из материалов, которые еще не применялись на практике в марте 2006 года, когда был выпущен объектив EF 85mm f/1.2L II USM.

Коррекция осевой хроматической аберрации (цветовая кайма на участках вне фокуса) важна в любом объективе, который предназначен для использования с широко открытой диафрагмой, и команда проектирования в Canon нашла решение.

«Для коррекции осевых хроматических аберраций мы располагаем стекло с аномальными дисперсионными характеристиками перед или рядом с диафрагмой. В дополнение к этому для собирательной линзы используется стекло с высоким показателем преломления, что необходимо для улучшения характеристик плоскости изображения. В этом объективе осевая хроматическая аберрация и характеристики плоскости изображения, в основном, скорректированы посредством оптимального расположения стекол и использования как стекол с высоким показателем преломления, так и стекол с аномальным дисперсионными характеристиками».

Применив новые стекломатериалы и асферические линзы, которые еще не были разработаны на момент выпуска объектива EF 85mm f/1.2L II USM, команда проектирования смогла предусмотреть коррекцию каждого из типов аберраций и в то же время уменьшить размер объектива.

Была и еще одна техническая проблема, которую необходимо было решить — двоение изображения. «В этом объективе в качестве задней линзы мы использовали трехсоставную склеенную ахроматическую линзу. Точное совмещение осей трех линз в трехсоставной склеенной ахроматической линзе — трудоемкий процесс, но поскольку поверхности задних линз особенно подвержены созданию двоения изображения, мы решили использовать эту технологию, чтобы сократить поверхность контакта с воздухом. Несмотря на то, что внедрение системы стабилизации изображения привело к увеличению общего числа линз, нам удалось свести двоение изображения к минимуму».


Окуда, руководитель отдела механического проектирования Canon

A photo of Okadu, Mechanical Design Lead for the EF 85mm f/1.4L IS USM lens, sitting at a desk.
Окуда является руководителем команды механического проектирования объектива EF 85mm f/1.4L IS USM. Для Окуда добавление системы стабилизации изображения было важной, но очень непростой задачей. Сначала он даже подумал, что это практически невозможно! Но после тщательного анализа он и его команда нашли инновационное решение для этой проблемы.

Окуда рассказывает о механических сложностях внедрения системы стабилизации изображения в конструкцию нового объектива. Возможно, это и не кажется сложным процессом, но Окуда объясняет, что внедрить систему стабилизации изображения и вместе с этим достичь рабочих характеристик, которых ожидают фотографы, не так просто.

«Команда разработки поначалу решила, что создание не слишком дорогого и небольшого объектива 85mm f/1.4 со стабилизацией изображения, запрос на который поступил от команды планирования выпуска продукции, является практически невыполнимой задачей.

Однако мы пришли к выводу, что это может быть возможным, если переупорядочить оптические компоненты, использовать новые стекломатериалы и встроить в конструкцию компактные механические компоненты толщиной 0,1 мм».

Окуда объясняет, как требования относительно размера и веса повлияли на рабочие показатели систем автофокусировки и стабилизации изображения объектива EF 85mm f/1.4L IS USM.

«Ультразвуковые моторы (USM), которые приводят в действие систему автофокусировки, доступны в нескольких вариантах, зависящих от диаметра объектива. Чтобы внешний диаметр объектива был достаточно маленьким для его продолжительного использования во время съемки с рук, мы решили использовать относительно небольшой мотор, который установлен во многих объективах серии EF, включая модели EF 35mm f/2 IS USM и EF 85mm f/1.8 USM. Мы начали с оптической системы и рассмотрели ее конструкцию с руководителем команды оптического проектирования. Необходимо было, чтобы каждый компонент подходил под ограниченный диаметр мотора».

В объективе EF 85mm f/1.2L II USM используется мотор большого диаметра, как в супертелеобъективах EF 400mm f/2.8L IS II USM. Насколько более компактным является мотор, используемый в EF 85mm f/1.4L IS USM, вы можете увидеть на изображении ниже.

An image of the USM used by the EF 85mm f/1.4L IS USM.
Рис. 4. Ультразвуковой мотор кольцевого типа (USM, используемый в EF 85mm f/1.4L IS USM, справа).

В объективах с большой диафрагмой доступна малая глубина резкости, поэтому система автофокусировки должна быть крайне точной. Как и ожидается от объектива этого типа, группа фокусирующих линз также имеет большой вес, и тут среди важных аспектов можно отметить надежность всего приводящего механизма.

«Использование сверхнадежных шариковых подшипников в приводном механизме этого объектива снижает нагрузку и повышает разрешение и точность. Шариковые подшипники также позволяют системе автофокуса срабатывать быстрее. Тяжелая группа фокусирующих линз приводится в движение мотором ограниченной мощности, но фокусирующую линзу можно перемещать быстрее, поскольку шариковые подшипники снижают нагрузку».

The focusing unit of the lens.
Рис. 5. Модуль фокусировки объектива EF 85mm f/1.4L IS USM. Шариковые подшипники выделены красным квадратом.

Механизм стабилизации изображения также стал предметом обсуждений команды по причине размера и веса группы стабилизации в этом объективе, который сравним с ее параметрами в супертелеобъективе.

«Нам нужно было спроектировать небольшой блок стабилизации изображения с приводящей системой. По этой причине мы сократили нагрузку на привод, включив в конструкцию приводящий механизм низкого трения, поддержка движущихся компонентов которого осуществлялась за счет нескольких керамических подшипников. Это снизило необходимое усилие привода и помогло в создании компактной и легкой конструкции блока стабилизации изображения».

An image comparing the image stabilisation units of four lenses in the 85mm series.
Рис. 6. Сравнение блоков стабилизации изображения. Слева: фактический вид блока. Справа: блоки в сравнении (слева направо, начиная со второго блока: EF 35mm f/2 IS USM; EF 100mm f/2.8L Macro IS USM; EF 85mm f/1.4L IS USM; EF 400mm f/2.8L IS II USM).

Команде проектирования удалось добиться эффекта стабилизации изображения в 4 шага (фокусное расстояние 85 мм, камера EOS-1D X Mark II, что соответствует требованиям CIPA).

Существует еще одна механическая составляющая работы устройства, которую легко недоработать, — надежность. Речь идет не только о долговечности устройства и стабильности рабочих показателей, но также и о его стойкости к воздействию ежедневного использования и ударопрочности. Окуда объясняет политику Canon в отношении надежности устройств и рассказывает о конструктивных решениях, которые помогают добиться наилучших показателей надежности.

«Несмотря на внедрение решений для облегчения конструкции падение все равно окажет значительное воздействие на работу устройства, поскольку его вес составляет чуть меньше 1 кг. Для повышения надежности в передней части объектива используется механизм амортизации. После нажатия на держатель фильтра он вернется в исходное положение. Амортизатор распределяет ударную силу, когда что-либо сталкивается с краем объектива».

Многие пользователи, возможно, будут удивлены, когда узнают, что в некоторых объективах есть встроенные амортизирующие компоненты, но это особенность конструкции, свойственная объективам Canon L-серии.

«Нашим решением было использовать амортизатор, поскольку это фикс-объектив с большой диафрагмой. Мы не используем этот компонент во всех объективах EF, а включаем его в конструкцию только на основании конфигурации объектива и результатов моделирования. Помимо этого объектива подобная система также используется в объективах EF 24-70mm f/4L IS USM, EF 11-24mm f/4L USM, EF 35mm f/1.4L II USM и EF 24-105mm f/4L IS II USM».

Заключение Ямагути

Ямагути считает EF 85mm f/1.4L IS USM выдающимся портретным объективом, идеально сочетающим в себе высокое разрешение, систему стабилизации изображения, небольшой вес и компактные размеры.

«Во время съемки в помещении или в условиях слабого света этот объектив позволит вам создавать четкие изображения без необходимости использовать высокое значение ISO. Теперь, благодаря небольшому весу и системе стабилизации изображения, вы не устанете после продолжительной портретной съемки с рук и сможете наслаждаться процессом. Мы хотим, чтобы вы по достоинству оценили уровень детализации, который обеспечивает этот объектив, — настолько высокая детализация стала возможной совсем недавно».

Автор: Marcus Hawkins


Похожие статьи

Смотреть все