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佳能RF 85mm F12 L USM鏡頭開發背后的故事
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摘要:

  RF85mm F1.2 L USM是為佳能全畫幅微單相機EOS R系列開發的首款專用中遠攝定焦鏡頭。

  聽5位開發負責人講述從企劃到決定開發的原委、所面臨的技術難題與解決對策,

  河合(商品企劃):目標是基于RF卡口在設計上的靈活性,大量投入佳能光學技術,設計出具有強大光學性能的人像鏡頭。現售的佳能人像鏡頭已達很高水準,放大后也能得到足夠銳利的照片。但使用這些高性能鏡頭拍婚紗等時,在F1.4或F1.2等最大光圈下,純白的婚紗、白色花束、高亮度的首飾等可能會產生明顯的綠色或紫色色暈。我也曾拍攝過類似場景,重要日子的服裝顏色產生了色暈,感覺失去了人像照片原本想要的效果。因此想要基于RF卡口在設計上的靈活性,充分利用佳能長年培育的高級光學技術,制造具備高光學性能,能夠還原人物本來之美的鏡頭。

  ※ 本鏡頭雖然具有一定的防水滴性能,但是如果在雨天拍攝時,請盡量不要淋濕。

  我們在企劃?開發前詳細聽取了專業攝影師的意見,這次開發的目標是制造出活躍于人像攝影專業領域一線,能夠長期使用也不過時的鏡頭。同時鏡頭還要兼具L級鏡頭的堅固性、耐久性,可以放心用很久,這也是作為專業級鏡頭不妥協的一個重點。

  河合(商品企劃):銳利的合焦面與F1.2下非常小的景深組合,可實現以前不敢想的影像表現。2017年發售的EF 85mm f/1.4L IS USM因F1.4的大光圈與手抖動補償機構IS影像穩定器而廣受好評。同時銷售的EF 85mm f/1.2L II USM人氣不減,很多人會覺得“正因為是F1.2才想用”,所以兩款鏡頭都獲得了用戶的大力支持。此外,先行發售的RF50mm F1.2 L USM也是從最大光圈起就能得到銳利畫質的鏡頭,但RF85mm F1.2 L USM的焦距長,可以得到更大幅的虛化。在人像攝影中活用F1.2帶來的小景深能拍出個性的美。RF85mm F1.2 L USM從最大光圈起就實現了很高的畫質,以高水準兼顧了柔美虛化和高分辨力,這個是其他鏡頭較難做到的。為了將人像攝影的新表現落到實處,我們選擇了F1.2的規格。

  作為佳能的第一款,這款鏡頭是此后不斷發展的佳能85mm F1.2系列的先行鏡頭。1976年發售時,實現了當時佳能單反相機用85mm鏡頭最大光圈的F1.2,采用非球面鏡片和浮動對焦機構等,投入了當時的新技術。

  河合(商品企劃):佳能85mm F1.2鏡頭的歷史很長,從此規格的首款鏡頭發售已經過了40多年。在此期間,雖然“85mm F1.2”的規格未改變,但實際鏡頭性能伴隨著技術的提升在不斷進化。佳能首款85mm F1.2鏡頭FD 85mm f/1.2 S.S.C. Aspherical于1976年發售。那時高技術難度的非球面鏡片剛剛確立量產技術,得益于非球面鏡片的采用,實現了佳能單反相機用85mm鏡頭當時最大光圈的F1.2。此后的New FD 85mm f/1.2L、EF 85mm f/1.2L USM卡口有了變更并進化為自動對焦鏡頭。2006年發售了現行的EF 85mm f/1.2L II USM。自EF 85mm f/1.2L II USM發售已經過了10多年,85mm F1.2規格帶來的大幅美麗虛化直至今日也備受好評,是人像、婚紗攝影的常用鏡頭之一。這次的RF85mm F1.2 L USM采用大口徑、短后對焦距離的RF卡口與佳能長年培育的高級光學技術,實現了開啟新時代大門的高性能85mm F1.2鏡頭。

  前瀧(光學設計):從數字上看,可能有人覺得F1.2和F1.4沒大差別。實際在亮度上有半級的差別,也就是約1.4倍光量的不同,設計上難度的差別很大。 要說大光圈鏡頭的設計為什么難,一般來說光線通過鏡頭時會彎曲,也就是“折射”現象。光線折射會產生叫做“像差”的東西,是導致鏡頭光學性能降低的重要原因。明亮的大光圈鏡頭可以大量收入光線,但鏡頭口徑相應較大,口徑越大通過口徑邊緣的光線折射越大,越容易產生像差。要得到和小光圈鏡頭相同的畫質,就需要更高效的像差補償。F1.2、F1.4等所謂的大光圈鏡頭即使差半級光圈,設計上的差別也是非常大的。

  前瀧(光學設計):要制造相同光學性能、規格的EF鏡頭非常難?;贓F卡口制造F1.2規格同樣光學性能的鏡頭,需要增加鏡片數量以抑制像差。但單反相機用的EF鏡頭要在鏡頭后方留出配置反光鏡的空間,僅能在前方增加鏡片數量,因此鏡頭前端會變大。當然理論上可以設計,但尺寸要控制在能作為產品成立的范圍內基本是不可能的。從這方面看,短后對焦距離的RF卡口可以在距離相機成像面近的位置配置鏡片,因此能實現高效的像差補償。

  以未來發展性為考量,采用短后對焦距離、與EF卡口相同的54毫米的大卡口直徑,可在成像面附近配置鏡片。光學設計的靈活性更強,可設計大光圈的高畫質鏡頭、高規格鏡頭及小型輕量鏡頭等。

  另外,RF卡口直徑和EF卡口相同,都是54毫米的大口徑規格,可以在成像面附近配置大口徑鏡片也是一大利點。RF卡口在光學設計上的靈活性得益于短后對焦距離與大口徑這兩個要素的兼具,缺一不可。不只這款鏡頭,很多其他的RF鏡頭也是如此,觀察光學結構圖可知,最后端(相機機身側)鏡片的尺寸已經盡可能大了。充分活用RF卡口在光學設計上的靈活性,才得以實現了目前的規格、性能和尺寸。

  市瀨(電子設計):在EF卡口上實現與RF85mm F1.2 L USM相同的光學性能,就要在鏡頭前端增加鏡片,可能會增加對焦鏡片組的重量,導致對焦速度降低。另外,伴隨著鏡片數量增加、鏡片大型化,支撐鏡頭的機械部分也需要相應地變大,會使鏡頭整體變大、重量增加??悸塹蕉越顧俁?、鏡頭尺寸和重量的平衡,從機械、電子設計的角度來說,要以EF卡口設計出相同規格的鏡頭非常困難。

  前瀧(光學設計):佳能在光學系統上的設計思想一直沒變。理想是點、線,還是正方形都如實拍出原樣,也就是盡可能抑制像差。佳能內部也將此稱為“像差怎么抑制都不過分”。但能達到什么水平的像差抑制,受當時技術水平的影響。EF 85mm f/1.2L II USM和RF85mm F1.2 L USM的設計思想沒有不同,但采用的技術不同。比如BR光學元件、設計的經驗技術、新玻璃材料等。

  石橋(BR/DS設計):RF85mm F1.2 L USM抑制色像差的一大重點是BR光學元件,是繼EF 35mm f/1.4L II USM 之后佳能第二款使用BR光學元件的鏡頭。佳能除了BR光學元件之外,還有螢石鏡片、DO(多層衍射光學元件)鏡片、UD(超低色散)鏡片等多種補償色像差的光學材料,設計時會根據不同鏡頭的特點選擇適合的材料。BR光學元件與其他光學材料相比,特點是能夠大幅折射藍色光(短波長光)。即使是非常薄的形狀也能得到很好的色像差補償效果,可達成理想的高性能。這款鏡頭上如果不使用BR光學元件,就要增加鏡片數量,尺寸也就沒法控制到現在的水平了。

  前瀧(光學設計):除BR光學元件之外,還大量使用了這10年來開發的新玻璃材料。與BR光學元件開發并行,佳能很早以前就開始著眼一般玻璃材料的異常色散性研究,與玻璃材料生產商合作開發新玻璃材料,在積極導入新玻璃材料的設計技術方面也不斷進步。這是我們歷經5年、10年的時間從零培育的技術。雖然沒有給所有新玻璃材料命名,但BR光學元件之外的玻璃材料也花費了很多工夫,組合使用才得以達成這次的光學性能。

  ——EF 85mm f/1.2L II USM在最大光圈下,合焦面略微柔和的成像,即“鏡頭韻味”廣受好評,不少人迷戀這款鏡頭的“肉”感成像。關于鏡頭韻味方面,這次是怎么考慮的?

  前瀧(光學設計):基本來說,像差怎么抑制都不算過分。但受尺寸、價格、所用技術的制約,無法保證像差絕對為零。另外,我們當然知道有所謂的“鏡頭韻味”。在實際的光學設計中,基于像差無法完全消除這一點,設計目標就是取得虛化效果、分辨力等的平衡?;贔1.2大光圈,要想取得這種平衡非常困難,需要精密地控制到達成像面的全部光線。雖然最近的數碼補償變得容易,但其實數碼補償像差的前提也是原始圖像盡可能接近無像差。

  從與追求高畫質相反的觀點來看,有人覺得殘留球面像差的成像是一種鏡頭的“韻味”。從后期處理來看,從產生像差的圖像調整為無像差很困難,但反過來則比較容易做到。也就是說,我們為用戶提供高畫質的圖像素材,直接享用或加工后享用就是用戶的自由了。我們設計人員追求的是讓用戶有這樣選擇的余地。

  石橋(BR/DS設計):色像差是大光圈鏡頭的宿敵,會妨礙對被攝體本來樣貌的還原,所以大光圈鏡頭的殘存像差也總讓人覺得討厭。為盡量達到用戶的要求,通過采用BR光學元件等在光學材料上花費工夫,我們想要提供盡可能消除色像差的鏡頭。

  前瀧(光學設計):就RF85mm F1.2 L USM來說,在球面像差的補償上起了作用。研磨非球面鏡片與玻璃模鑄的非球面鏡片相比,有玻璃材料選擇范圍更廣的優勢。為了更好地補償色像差,第5片鏡片的非球面鏡片想使用更有利于色像差補償的玻璃材料,因此采用了玻璃材料選擇范圍更廣的研磨非球面鏡片。另外,這次配置非球面鏡片的光圈周邊部在鏡頭中的空間相對緊張,同時在光學設計方面又是影響多種像差的位置,與機械設計人員針對這里的空間增減以0.1毫米為單位多次討論。為了兼顧機械設計和光學設計的要求,實現F1.2的大光圈,像差補償效果好的研磨非球面鏡片不可缺少。

  另外,為抑制眩光、鬼影,在通常的多層鍍膜基礎上,還采用了ASC鍍膜。實際上因采用了短后對焦距離的RF卡口,光學設計的靈活性得到提升,但是短后對焦距離下較難將有害光線排除到畫面以外,設計上需要更注意眩光、鬼影的問題。因此RF85mm F1.2 L USM在成像面附近的鏡片表面實施了ASC鍍膜以抑制鬼影。佳能的光學設計工具是自主研發的,眩光、鬼影對策也使用了專用的模擬工具進行高精度模擬,可分別控制單條光線。得益于模擬技術與ASC鍍膜,實現了不輸以前鏡頭的眩光、鬼影抑制效果。

  石橋(BR/DS設計):色像差殘留會使焦外區域(合焦處之外)的色暈尤其明顯。但大光圈鏡頭的用戶都會想活用虛化進行表現。我們在設計產品時,不僅專注合焦區域,對焦外區域的成像品質也沒有妥協。紫邊(被攝體輪廓帶紫色)、焦外區域虛化的色暈是由于藍色光(短波長光)與其他波長光線的匯聚位置錯位導致產生的。通過采用BR光學元件等多種辦法,將可見光波長盡量匯聚到1點,減輕色暈。

  前瀧(光學設計):剛才說了佳能自主研發了眩光、鬼影的高精度模擬工具。虛化效果方面也使用了自主研發的模擬工具,從設計階段起就精細確認、調整虛化效果。模擬技術不斷進化,現在可以從設計階段起就像用實機拍攝那樣進行模擬測評。

  河合(商品企劃):從虛化的角度來看,最近對焦距離比以前短了也是一大要點?;鈑肍1.2帶來的大幅虛化,能特寫寶石的部分等,樂享新的照片表現。

  前瀧(光學設計):周邊光量和口徑蝕的平衡比較困難。周邊光量不足可通過數碼補償有效改善,但為了改善口徑蝕,要在無數碼補償的狀態下保持鏡頭光量,相應地鏡頭尺寸會變大。這次考慮尺寸、性能等的平衡,口徑蝕做到了不輸EF 85mm f/1.2L II USM的水平。但是和單反相機不同,相機上沒有反光鏡,因此能實際感受到受反光鏡妨礙產生的口徑蝕得到了改善。

  石橋(BR/DS設計):RF85mm F1.2 L USM的特點之一是F1.2大光圈帶來的大幅虛化,但同時因為大幅抑制色像差,多少會有明確虛化輪廓的傾向。這也是仁者見仁智者見智,比如焦外區域包含重疊的樹葉等時,有的人可能會在意虛化的輪廓相互重疊。想設計能拍出平滑虛化效果作為表現手法之一的鏡頭。因此開始開發采用DS(Defocus Smoothing)鍍膜的衍生款RF85mm F1.2 L USM DS?;竟娓裼隦F85mm F1.2 L USM相同,但DS鍍膜能帶來柔和的虛化效果。目前正在開發中,預計2019年內發售,敬請期待。

  村上(機械設計):雖然比單反相機用的EF 85mm f/1.2L II USM大且重,但在注重高畫質的前提下,實現了合適的重量和尺寸,是考慮平衡進行設計的。

  前瀧(光學設計):光學系統全長也要算到成像面的距離。比較EF卡口與RF卡口,RF卡口的卡口面更貼近相機機身,相同鏡頭的情況下,法蘭距短鏡筒會更長。也就是說,EF 85mm f/1.2L II USM搭配卡口適配器EF-EOS R的狀態下與RF85mm F1.2 L USM相比,光學系統全長的差別并沒有太大改變。

  還有一個重要原因是對焦方式的差別。EF 85mm f/1.2L II USM的對焦方式是前組鏡片直接伸縮式,即鏡頭全長隨著對焦距離拉近而伸長的方式。RF85mm F1.2 L USM采用內對焦方式,對焦時鏡頭全長不變。實際上EF 85mm f/1.2L II USM安裝卡口適配器EF-EOS R,在最近對焦距離的狀態下,全長僅比RF85mm F1.2 L USM短一點?;詿飼疤?,RF85mm F1.2 L USM卻實現了更高的畫質。

  開發中與機械設計人員討論最多的是光圈附近的配置、后端鏡片和對焦鏡片組重量。從光學設計的立場來看,希望避免因對焦鏡片位置導致的像差,想要光圈也隨鏡片一起移動,是機械設計人員實現了這些愿望。

  市瀨(電子設計):RF85mm F1.2 L USM使用了與超遠攝鏡頭相同的、佳能最大扭矩的USM超聲波馬達,并在控制方法上花費工夫,充分發揮馬達扭矩的性能,以高精度驅動大質量的對焦單元。

  村上(機械設計):從至近到無限遠的自動對焦驅動速度和以前的型號相同,但配備了拍攝距離范圍切換開關,縮短了人像攝影等常用焦距范圍下合焦的時間,用起來更便捷。

  搭配EOS R、EOS RP時,手動對焦環的靈敏度有“隨旋轉速度變化”“與旋轉角度聯動”兩種可選。(圖為EOS RP的菜單畫面)

  河合(商品企劃):EF 85mm f/1.2L II USM和RF85mm F1.2 L USM都采用了電子對焦環,EF 85mm f/1.2L II USM的對焦環阻尼,可輕快操作,但也有用戶反映有時電子環會不小心轉動。RF85mm F1.2 L USM調整了電子環的阻尼,提高了手動對焦時的操作性。得益于此,提高了短片拍攝的對焦操作性,以及靜止圖像拍攝時并用對焦向導或峰值顯示時的易用性。搭配EOS R、EOS RP時,對焦模式有“隨旋轉速度變化”和“與旋轉角度聯動”共兩種,與旋轉角度聯動的模式可更精細地控制對焦。雖然是電子環,但有適當的阻尼,開發中也考慮到了對焦環的“韻味”。

  村上(機械設計):增加了控制環等,采用RF專用的技術??刂蘋泛鴕鄖暗腞F鏡頭相同,可以分配光圈、快門速度調節等功能。另外,控制環的位置考慮到手持拍攝的平衡性和操作性,與現行RF鏡頭一樣,配置在前方

  河合(商品企劃):比如可以在人像攝影時給控制環分配“曝光補償”功能。拍攝人像模特,光線狀況突然變化等時,右手可專注操作快門按鈕,同時左手轉動控制環實施曝光補償。在分秒必爭、不允許失敗的專業級拍攝現場,也能靈活應對環境的變化。

  此外鏡頭的最前端和最后端鏡片都實施了防污氟鍍膜,比EF 85mm f/1.2L II USM更易養護。不易附著油污和水滴,附著在鏡片上的油污也無須使用清潔劑,用干布就能輕松擦除。

  村上(機械設計):作為新的L級鏡頭,實現了可應對專業級拍攝環境的高可靠性、耐久性。得益于新的模擬技術,在開發的前期就考慮到包括耐沖擊性在內的使用可靠性,實機也經歷了非常嚴苛的可靠性測試,最終以實現目前的性能。

  前瀧(光學設計):不管設計的性能有多高,制造時性能參差不一、差別較大或性能隨著使用大幅降低就沒意義了。工廠的員工懷著使產品盡量接近設計值的心情,穩定提供高品質、高性能的產品,用戶可以放心大膽地用。

  河合(商品企劃):為實現這款鏡頭的商品化,利用試制機反復進行了多次性能測試。使用眼睛檢測自動對焦在最大光圈下的人像攝影,能得到讓拍攝者興奮到情不自禁喊出聲音的銳利照片。RF85mm F1.2 L USM可拍出抑制色像差,合焦位置高分辨力、高對比度的照片。這款鏡頭的魅力重點在于“最大光圈”。以前一直稍微收縮光圈拍攝的用戶,如果能使用F1.2拍出中意的照片是最好不過的了

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