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      EF 85mm f/1.4L IS USM

      采用了眾多新技術,精心打造的推薦款鏡頭

      配備IS影像穩定器,兼具L級高畫質,佳能第4款85mm焦距EF鏡頭開發內幕

      (商品企劃擔當)山口:85mm是人像攝影的主流焦距,在此鏡頭開發出來前,產品線中有性能強大的EF 85mm f/1.2L II USM,但價格也相對偏高。而EF 85mm f/1.8 USM雖然價格適中,但對于更多用戶來說需要更大的虛化量。

      這個焦段的鏡頭是婚紗等方面人像攝影師的常用焦段,在此款鏡頭的企劃階段,開發人員聽取了此類專業攝影師的意見。EF 85mm f/1.2L II USM這款鏡頭在大光圈的表現力以及虛化方面得到了大家的良好評價,但同時也得到了希望輕量化的需求,自動對焦速度也還有待提高。還有就是,有些人覺得雖然本身大光圈鏡頭有利于提高快門速度,但還是有IS影像穩定器拍攝更讓人放心。

      經過對這些用戶反饋的討論,開發人員深切體會到用戶很需要具有F1.4的大光圈,并具備IS影像穩定器,可安心手持拍攝,又兼具可應對人像攝影需求的L級高畫質鏡頭。于是這款手持拍攝時性能平衡性良好的鏡頭誕生了。

      以長時間手持拍攝也不會有負擔,且易于操作為前提,將目標定于鏡頭重量控制在1千克之內,盡力縮減鏡頭尺寸。

      以婚紗為代表的人像攝影記錄的可是人生非常重要的瞬間,是要留存一生的美好回憶。因此,這次鏡頭開發就是為了讓婚紗攝影師以及其他用戶實際感受到產品的易用性,讓大家能將重要瞬間與回憶以美留存。

      ※繼EF 85mm f/1.2L USM、EF 85mm f/1.8 USM、EF 85mm f/1.2L II USM之后的佳能第4款85mm定焦鏡頭

      不負L級稱號,兼具大光圈下的高分辨力與畫面周邊的美麗虛化

      (光學設計擔當)巖本:2006年佳能發布了85mm焦距高端鏡頭EF 85mm f/1.2L II USM。作為一款具有柔美虛化的鏡頭,它得到了廣泛的好評。此次發布的EF 85mm f/1.4L IS USM在光學設計上著重考慮了符合當下鏡頭趨勢的那種通透銳利的成像。簡單說就是作為L級大光圈定焦鏡頭,側重于人像攝影的用途。考慮到人像攝影合焦部分成像清晰銳利,而焦外部分則呈現美麗的虛化效果。

      于是鏡頭的開發要實現這樣的光學性能,同時還要考慮實際的尺寸、大小與成本等的平衡。

      挑戰開發佳能EF鏡頭中首款帶IS影像穩定器的85mm f/1.4

      (商品企劃擔當)奧田:當從商品企劃部門得到此款鏡頭的開發需求時,設計上難度之高讓我們開發部門的人員非常困惑。在大光圈且配備IS影像穩定器的鏡頭中,對焦與IS鏡片組是決定鏡頭體積與重量的重要因素。IS單元需要驅動作為光學系統組成部分的防抖光學元件來補償抖動,大光圈的鏡頭其鏡片直徑也大,IS鏡片組也相應較重,要驅動這個部分需要相當的動力,從而造成鏡頭體積增大變重。要根據商品企劃部門的需求開發一款個頭適中,配備IS單元,且售價具有吸引力的85mm f/1.4的定焦鏡頭,對于開發部門來說真是個挑戰。

      但經過與光學負責人長時間的討論,通過采用新玻璃材料,在光學配置上下功夫,并且不斷將機械部件以0.1毫米為單位縮減等,集合多種高新技術,最終看到了一絲能夠實現目標的希望,這也促使我們更加深入地去摳細節。

      【對光學的執著】在體積與重量的限制下,充分運用了豐富的玻璃材料補償像差

      巖本:正如最開始說到的那樣,構成大光圈中遠攝鏡頭的鏡片單元都需要具有一定的直徑。IS單元需要驅動的鏡片相對又大又重,這造成IS單元本身的直徑也很大,相應鏡頭的外徑也會變大,因此,在大光圈鏡頭中配備IS單元,其重中之重便是補償光學鏡片直徑的小型化與輕量化設計。一般來講,鏡頭前部鏡片通常比鏡頭后部鏡片直徑大,而靠近光圈附近的鏡片直徑相對較小,此款鏡頭也是如此。為了實現補償光學鏡片的小型化與輕量化,最后將包含補償光學鏡片的IS單元放置在了光圈附近,靠近鏡頭卡口的一側。(見圖一)

      即使是這樣也不可避免會產生一定的重量,此鏡頭的補償光學鏡片與超遠攝鏡頭EF 400mm f/2.8L IS II USM所使用的大小與重量相近。(見圖二)

      圖一:光學結構圖
      圖二:IS單元以及補償光學鏡片的比較

      左起EF 35mm f/2 IS USM,EF 100mm f/2.8L IS USM 微距,EF 85mm f/1.4L IS USM,EF 400mm f/2.8L IS II USM

      EF 85mm f/1.4L IS USM光學方面很重要的一點便是對軸向色像差以及球面像差的補償。由于大光圈景深非常小,實現高畫質還要對像面彎曲進行良好的補償。高折射率玻璃與異常色散玻璃對這些像差的補償具有良好的效果。本鏡頭采用的玻璃材料有半數以上都是在開發EF 85mm f/1.2L II USM(2006年3月上市)時,尚未被開發出來的。通過新材料的采用令鏡頭在配備IS影像穩定器的同時,兼具小型化與高畫質。想要良好補償軸向色像差,需要將如UD(超低色散)鏡片般具有異常色散特性的玻璃配置在光圈的前面或附近。另外,為了改善像面特性,聚光透鏡須使用具有高折射率的玻璃材料。此鏡頭采用了在EF 85mm f/1.2L II USM開發階段尚未被開發出來的玻璃材料,具備高折射率與異常色散特性,并通過合理的配置對軸向色像差及像面特性進行了良好的補償。

      充分利用EF卡口直徑的光學配置

      巖本:從光學設計的特點上講,光圈(EMD電磁驅動光圈)離光學系統的后端(卡口端)越遠,則后端鏡片的直徑也必須相應增大。如剛才所述,由于IS單元也需要配置在卡口一側,這樣一來鏡頭的結構順序就成了前端鏡片組-光圈-IS單元-后端鏡片組。這種光學系統中,光圈位置相對遠離卡口,因此,后端鏡片的直徑會較大。大光圈鏡頭的鏡片直徑本來就會比較大,而加上IS單元也會相應使鏡片的直徑增加,所以如何將光圈靠近后方配置就顯得至關重要。在保持光學性能的同時,盡量以較少的鏡片數來組成補償光學鏡片組和后部鏡片組方面花費了大量精力。

      最終基于EF卡口將鏡片直徑盡可能做大。如果實際拿到鏡頭,從卡口側觀察的話,就能夠看到鏡片直徑有多大。得益于EF卡口直徑較大,才能以此種結構配置IS單元。

      圖三:EF 85mm f/1.4L IS USM光學結構圖
      圖四:EF 85mm f/1.2L II USM光學結構圖

      IS單元的位置確定后,就可以推知對焦鏡片組的合理位置,鏡片的整體配置也隨之確定。為了達到整體的小型化,對焦鏡片組的對焦移動量要小,且重量輕,補償光學鏡片組的補償移動量也同樣要小,重量也一樣要輕。EF 85mm f/1.4L IS USM采用了新的光學結構,從前端起為前部鏡片組、對焦鏡片組、光圈、IS單元、后部鏡片組。特別是對于對焦鏡片組與補償光學鏡片組,使用凸透鏡還是凹透鏡,會對光學系統的特征帶來很大影響。最終,將對焦鏡片組設計為凸透鏡組,補償光學鏡片組設計為凹透鏡組相鄰放置,通過相互抵消的作用獲得適當的折射力,從而實現了整體的小型化與補償光學鏡片的小型化。不僅如此,對焦鏡片組采用了凸凹凸的結構,兼具輕量化與高畫質。再加上配置在后部鏡片組的非球面鏡片,不僅可對球面像差進行補償,還減少了后部鏡片的數量,為光圈盡量后置提供了支持。通過在鏡片整體的基本構成以及不同鏡片組的鏡片構成上下功夫,終于實現了一開始的目標。

      此外,因為增加了IS單元,鏡片數量有所增加,抑制鬼影產生就成了一個技術難題。此款鏡頭的后部鏡片組中采用了3片拼合鏡片。雖然要將3片獨立鏡片的光軸對準并拼合在一起很難,但考慮到后部鏡片的鏡片表面容易產生鬼影,為了能夠減少空氣接觸面,還是決定使用3片拼合的鏡片。不僅如此,通過在第8片鏡片采用ASC鍍膜提高了抑制鬼影的效果。

      【對機械部分的執著追求】挑戰大幅小型化

      奧田:作為驅動自動對焦的USM超聲波馬達有幾種不同大小可供選擇,為了控制鏡頭直徑使鏡頭尺寸適合長時間手持拍攝,確定了本鏡頭采用在EF 35mm f/2 IS USM和EF 85mm f/1.8 USM等眾多EF鏡頭中廣泛使用的相對小型的USM超聲波馬達。為了能夠將包含光學系統在內的眾多元件順利放入USM超聲波馬達的直徑范圍內,與光學負責人開始了設計上的討論。

      另外,EF 85mm f/1.2L II USM所采用的USM超聲波馬達與EF 400mm f/2.8L IS II USM相同,是直徑比較大的。

      圖五:環形USM超聲波馬達

      右為EF 85mm f/1.4L IS USM所采用的USM超聲波馬達)

      如前所述,EF 85mm f/1.4L IS USM的IS鏡片組大小、重量與超遠攝鏡頭的相當,包含驅動單元在內,目標是要將IS單元設計得更小。為此,IS機構采用了可動部由多個陶瓷球支撐的結構,以減輕驅動負荷。這樣一來,可節省驅動力,從而為IS單元的小型輕量化設計做出了貢獻。

      圖六:IS單元對比

      實際的單元
      比較

      左起EF 35mm f/2 IS USM,EF 100mm f/2.8L IS USM 微距,EF 85mm f/1.4L IS USM,EF 400mm f/2.8L IS II USM

      對焦單元圖七)比IS單元更靠近前端鏡片,其設計上也下了很大的功夫。大光圈鏡頭的景深很小,這就要求自動對焦有非常高的精度。對焦鏡片組也很重,驅動馬達與制動控制等機構整體的耐用性與其他L鏡頭相比要求更高。此款鏡頭的驅動機構采用了耐用性良好的滾珠軸承,減輕驅動負荷,提高驅動精度。此外,滾珠軸承的采用為高速自動對焦提供了可能。雖然需要使用有限的力量來驅動很重的對焦鏡片組,但通過減輕驅動負荷,減小了驅動力,使對焦鏡片的高速運動成為可能。

      構成環形USM超聲波馬達單元的機構元件配置在鏡片外檐一圈,充分利用了空間,對鏡頭的小型輕量化做出了貢獻。

      一般來說,EF 85mm f/1.4L IS USM的設計難度是非常高的,為了讓帶有IS機構的85mm f/1.4鏡頭在大小與重量上具備競爭力,就需要機械與光學一并花費大量時間進行研發。機械元件經過以0.1毫米為單位的反復縮減,最終得到了具有實用性的大小。

      圖七:對焦單元
      ※紅框內為滾珠軸

      此款鏡頭具有最大約4級的手抖動補償效果(焦距:85mm,使用EOS-1D X Mark II時。基于CIPA測試標準)。且是佳能EF鏡頭中首款在F1.4的大光圈鏡頭中配備了IS影像穩定器的鏡頭。請一定試試這款大小方便使用,同時具備IS影像穩定器的鏡頭所帶來的流暢使用感。

      對信賴性的執著

      奧田:雖然在輕量設計方面反復花費了很多精力,但即使這樣,接近1千克的鏡頭如果掉落的話,沖擊力還是很大的。為了提高信賴性,鏡頭采用了減震構造。當拿到鏡頭時就能夠清楚地看到,濾鏡安裝部采用了受到外力可向內收縮的形狀。減震構造可在鏡頭前端受到撞擊的時候分散沖擊力。原本全長固定的鏡頭不易分散沖擊力,EF 85mm f/1.4L IS USM不但是全長固定的鏡頭,同時還是大光圈鏡頭,綜合考慮采用了減震構造。并非所有EF鏡頭都采用了此構造,而是根據鏡頭的構造以及使用預測等,確實需要的產品才會采用。EF 24-70mm f/4L IS USM、EF 11-24mm f/4L USM、EF 35mm f/1.4L II USM、EF 24-105mm f/4L IS II USM也采用了此構造。對于變焦鏡頭來說,可能不太明顯,但如果是定焦鏡頭的話,按壓濾鏡安裝部就明白了。

      最后

      山口:隨著時代的發展,對于高像素的需求越來越高,高像素下抖動會更加明顯,因此就需要使用高像素相機也可放心手持拍攝,且易用性很好的鏡頭。EF 85mm f/1.4L IS USM在成像性能、手抖動補償性能、重量以及大小方面取得了很好的平衡,是一款值得推薦的人像鏡頭。

      室內或傍晚等以往無奈需要提高ISO感光度進行拍攝的場景,以及手持拍攝更多的室外場景,在多種不同環境下,請一定試試這款長時間拍攝也不易疲勞的鏡頭,相信大家一定能夠體會到令人驚喜的新表現力。

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