Моторы фокусировки Canon

Очень легко забыть о том, какие технологии отвечают за автофокусировку. Откройте для себя историю создания ультразвукового (USM) и шагового (STM) моторов Canon и узнайте, как они обеспечивают быструю, плавную и тихую автофокусировку.

image_11

Немного истории

Когда вы разглядываете фотографию или смотрите видео, то сразу обращаете внимание, в фокусе ли изображение или нет. Несмотря на то, что существуют исключения — фотографии, которые остаются в памяти несмотря на плохую фокусировку, — четкий фокус на объекте является основой практически любой фотографии.

На заре развития автофокусировки (первой камерой Canon с автофокусировкой стала T80, выпущенная в 1985 году) мотор автофокусировки зачастую располагался в корпусе камеры или прикреплялся к объективу, управляя им механически. В 1987 году, когда было представлено крепление EF с полностью электронными соединителями, Canon удалось разработать миниатюрный мотор автофокусировки и поместить его напрямую в объектив. Это позволило оптимизировать мотор AF в зависимости от объектива, в который он устанавливался, и обеспечивать более быструю автофокусировку.

Однако индустрии все еще требовался мощный мотор автофокусировки для светосильных объективов, оснащенных большой группой фокусировки, — такой мотор должен был обеспечивать не только быструю и точную, но также плавную и бесшумную автофокусировку. Итогом разработок стал объектив EF 300mm f/2.8L USM с быстрым и практически бесшумным ультразвуковым мотором (USM). В 1990 году новые технологии производства сделали возможным снижение стоимости изготовления таких моторов, и USM кольцевого типа появились в более бюджетных камерах Canon.

Два года спустя, в 1992 году, автоматизация производства помогла разработать мотор Micro USM для оснащения им недорогих объективов. В 2002 году, то есть еще через десять лет, свет увидел мотор Micro USM II, размером вдвое меньше оригинального мотора Micro USM.

В 2012 году компания представила мотор нового типа — STM, названный вследствие используемой шаговой технологии. Этот мотор был в первую очередь создан для видеокамер, поскольку он обеспечивает очень плавный и тихий перевод фокуса.

В 2016 году Canon представила мотор фокусировки Nano USM, который сочетает в себе скорость ультразвукового мотора кольцевого типа (USM) с плавностью и бесшумностью шагового мотора (STM).

Это означает, что компания разработала четыре типа мотора USM — кольцевого типа, Micro, Micro II и Nano. Как и все моторы автофокусировки, они стремятся преобразовать электромагнитный импульс во вращающую силу, чтобы управлять позицией группы фокусировки в объективе. От других моторов устройства USM отличает преобразование во вращающую силу энергии ультразвуковых вибраций.

image_12

Ультразвуковой мотор кольцевого типа

Ультразвуковой мотор (USM) кольцевого типа чаще всего используется для автофокусировки в объективах EF от Canon. Для эффективной работы мотор USM кольцевого типа должен соответствовать ряду требований. Он должен быть достаточно мощным для быстрого и плавного передвижения группы фокусировки, чтобы избежать потребности в установке дополнительных механизмов-доводчиков. Он также должен обладать способностью удерживать группу линз на месте при выключении мотора, без вмешательства с вашей стороны. Его должно быть легко производить; он должен быстро начинать и завершать работу для максимально чувствительной фокусировки. Он также должен обеспечивать низкий уровень шума при работе.

Более того, моторы кольцевого типа максимально энергоэффективны и позволяют продлить время работы камеры от аккумулятора. Кольцевая форма делает их идеальным вариантом для размещения в оправе объектива. Их скоростью фокусировки можно точно управлять, а также они стабильно работают в широком диапазоне температур — от -30 °C до +60 °C.

Мотор USM кольцевого типа очень прост в использовании. Его механизм состоит из ротора и статора — эластичного модуля с прикрепленным к нему пьезоэлектрическим керамическим элементом. При подаче переменного тока с резонансной частотой около 30 кГц на статор создаются вибрации, вызывающие непрерывное вращение ротора. 30 кГц — это ультразвуковая частота, поэтому мотор называется ультразвуковым.

Пьезоэлектрический элемент создает ультразвуковые волны, которые заставляют ротор создавать вращающую силу, перемещающую группу фокусировки, — подобно волнам океана, разгоняющим серфера. Переключение тока между двумя фазами меняет направление ультразвуковых волн. Поэтому группу фокусировки можно перемещать в разных направлениях, что позволяет управлять направлением, скоростью и углом при настройке фокусировки.

Micro USM

В отличие от USM кольцевого типа, где статор и ротор — это раздельные компоненты, в конструкции Micro USM ротор, статор и привод расположены в одном блоке, который весит примерно вдвое меньше, чем мотор USM кольцевого типа. Если более мощный ультразвуковой мотор кольцевого типа создан для круглой оправы объектива, что делает его идеальным вариантом для установки в профессиональные зум-объективы, то мотор Micro USM создан для использования в широком ряде объективов без ограничения по размеру оправы объектива. Микромоторы также дешевле в производстве, что позволяет устанавливать их в недорогие объективы, где стоимость каждого компонента имеет значение.

Мотор Micro USM работает схожим с USM кольцевого типа образом, создавая ультразвуковые вибрации с помощью пьезоэлектрических элементов. Доступно четыре пьезоэлектрических слоя, каждый из которых изготавливается из двух пьезоэлектрических элементов с переменной фазой. Переменные фазы этих элементов имеют угол сдвига 90°. При подаче переменного тока только на A-фазу статор будет вибрировать влево и вправо. При подаче тока на B-фазу статор будет вращаться вперед и назад. Когда ток подается на фазы A и B, движение получается вращательным, поскольку кончик статора циклично двигается, к примеру, влево-назад-вправо-вперед. Это вращательное усилие воздействует на основной привод, который используется для перемещения механизмов группы фокусировки.

Micro USM II

Мотор Micro USM II — это уменьшенная версия мотора Micro USM. Она работает аналогичным образом, однако длина блока была значительно уменьшена, что позволяет использовать его в сверхкомпактных зум-объективах. Меньший размер был достигнут благодаря новой конфигурации ротора и статора — вместо линейного расположения часть статора теперь находится внутри ротора. Это потребовало создания нового формата вибраций — с их помощью резонансная частота пьезоэлектрических элементов не превышала допустимых значений, что ограничивало амплитуду вибраций.

В итоге Micro USM II получился примерно вдвое компактнее и легче, чем мотор Micro USM, однако практически не уступал своему собрату по эффективности. Его компактный размер позволяет эффективно применять Micro USM II в комбинации с компактными зум-объективами. Первой моделью, оснащенной Micro USM II, стал объектив EF 28-105mm f/4-5.6 USM, который был выпущен в 2000 году.

image_13

STM

Следующая технология мотора фокусировка была несколько иной. Объективы с мотором STM, впервые представленные в 2012 году, в первую очередь предназначены для видеосъемки, поскольку шаговый мотор STM обеспечивает плавную и тихую фокусировку.

Шаговый мотор использует постоянный ток, проходящий через несколько катушек, организованных в группы. Подача тока на группы в нужной последовательности приводит к вращению мотора на один шаг. Чем больше групп — тем более точным можно сделать движение мотора.

Когда компактность имеет приоритетное значение, Canon оснащает объектив мотором STM с шестеренной передачей. Такой мотор использует зубчатые колеса в качестве приводящего механизма и не занимает слишком много места. В объективах большого размера применяется система STM с винтовой передачей. Она больше, чем STM с шестеренной передачей, однако обеспечивает более быструю и тихую фокусировку.

image_16

image_15

Объектив Canon RF 24-105mm F4L IS USM оснащен мотором Nano USM, который управляется микропроцессором объектива, — он быстро обменивается данными с системой Dual Pixel CMOS AF в датчике изображения камер системы EOS R, а также с процессором камеры (процессором обработки изображений), обеспечивая сверхбыструю автофокусировку.

Nano USM

Новейшая разработка Nano USM была впервые представлена в новой версии объектива EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS USM в 2016 году. Целью Canon было изготовить мотор, который обеспечивает необходимую фотографам скорость и требуемую для производства видео плавность автофокусировки.

Как и более ранние моторы USM, технология Nano USM использует ультразвуковые вибрации для создания движения, однако мотор имеет сверхкомпактный корпус и вместе с тем обеспечивает высокую эффективность автофокусировки.

Как и другие моторы USM, Nano USM состоит из эластичного металлического корпуса, керамического элемента и привода. Подача тока и изменение напряжения на керамические элементы создает два типа вибраций, которые позволяют мотору точно управлять скоростью и направлением движения привода. Однако движение является линейным, а не вращательным — группа фокусировки оснащена приводом с направляющими пластинами, которые отвечают за движение вперед и назад. В итоге пользователь получает плавную и практически бесшумную фокусировку с точным контролем над скоростью.

Объектив RF 70-200mm F2.8L IS USM, который был выпущен в октябре 2019 года, стал первой моделью с технологией Dual Nano USM. Он оснащен двумя моторами Nano USM, каждый из которых приводит в движение свою группу линз, — вместе они обеспечивают еще более быструю и эффективную фокусировку.

Источник: Canon

Обзор Nikon D600, часть 4: видео на полчаса высокой четкости

Обзор Nikon D600, часть 4: видео на полчаса высокой четкости

Обзоры12 лет назад
Режим видеосъемки с высоким разрешением HD в последнее время имеет особую популярность у любителей ф...
Обзор графических планшетов Huion INSPIROY H640P и H950P: пассивное перо для активного творчества

Обзор графических планшетов Huion INSPIROY H640P и H950P: пассивное перо для акт...

Обзоры7 лет назад
Как и известный бренд Wacom, компания Huion уже открыла в России официальное представительство. И ре...
Испытание Африкой: первая съемка на полнокадровую беззеркальную камеру Canon EOS RP

Испытание Африкой: первая съемка на полнокадровую беззеркальную камеру Canon EOS...

Обзоры6 лет назад
Фотограф Герго Кажимер испытал в деле камеру Canon EOS RP и запечатлел с ее помощью невероятные виды...
Флюоритовые, асферические, UD и BR-линзы в объективах Canon

Флюоритовые, асферические, UD и BR-линзы в объективах Canon

Обзоры3 года назад
В объективах Canon используются современные материалы и технологии, специально разработанные для уст...
Компактный фотоаппарат Fujifilm FinePix S200EXR запросто обыграет едва ли не любую зеркалку

Компактный фотоаппарат Fujifilm FinePix S200EXR запросто обыграет едва ли не люб...

Обзоры13 лет назад
Компакты становятся все удобнее, обзаводятся быстрой и умной электроникой и разнообразными соблазнит...
Лучшие объективы для камеры Nikon D850

Лучшие объективы для камеры Nikon D850

Обзоры8 лет назад
Как вы знаете, камера Nikon D850 оснащена массивным датчиком разрешения 45 МП, поэтому вам нужны луч...
Как Canon EOS Ra поможет создавать уникальные астрофотографии

Как Canon EOS Ra поможет создавать уникальные астрофотографии

Обзоры6 лет назад
Полнокадровый датчик 30,3 МП с Dual Pixel CMOS AF, широкий диапазон значений ISO и автофокусировка п...
Компактный фотоаппарат Casio Exilim EX-Z2300: готовые снимки можно стилизовать под акварель и обрабатывать веселым графическим редактором

Компактный фотоаппарат Casio Exilim EX-Z2300: готовые снимки можно стилизовать п...

Обзоры13 лет назад
Casio Exilim EX-Z2300 — возможно, самая оптимальная камера из всех существующих, этакое золотое сече...
Компактный фотоаппарат Olympus XZ-1 уверенно конкурирует с основными аналогами

Компактный фотоаппарат Olympus XZ-1 уверенно конкурирует с основными аналогами

Обзоры13 лет назад
По анонсам и первым обзорам Olympus XZ-1 вырисовывалась как удивительно крутой и мощный компакт с ря...
Стабильность в массы! Обзор бюджетных объективов с системой оптической стабилизации.

Стабильность в массы! Обзор бюджетных объективов с системой оптической стабилиза...

Обзоры11 лет назад
Любое усовершенствование фотографической оптики — это прекрасно, и за последние десятилетия мы видел...
Беззеркальный фотоаппарат Sony NEX-5N c легкостью снимает едва ли не в полной темноте

Беззеркальный фотоаппарат Sony NEX-5N c легкостью снимает едва ли не в полной те...

Обзоры13 лет назад
Sony NEX-5, одна из лучших, на наш взгляд, беззеркалок своего времени, все же обладала рядом огранич...
Обзор «системных» фотоаппаратов Samsung

Обзор «системных» фотоаппаратов Samsung

Обзоры11 лет назад
Смелость маркетологов компании Samsung не имеет пределов. Включение в соревнование с опытными игрока...
Обзор «системных» фотоаппаратов Panasonic Lumix

Обзор «системных» фотоаппаратов Panasonic Lumix

Обзоры11 лет назад
Основными конкурентными преимуществами данной модели являются поддержка видеозаписи в формате 4K с «...
Обзор зеркальной фотокамеры Pentax K-r

Обзор зеркальной фотокамеры Pentax K-r

Обзоры13 лет назад
Любительская зеркальная камера среднего уровня обладает довольно обширным набором функций. Очень про...
Мини-обзор компактных фотокамер Sony Cyber-shot DSC-H400/HX400V

Мини-обзор компактных фотокамер Sony Cyber-shot DSC-H400/HX400V

Обзоры11 лет назад
Ультразумы — хит сезона, и компания Sony здесь стала одним из главных ньюсмейкеров. С помощью камеры...
Моторы фокусировки Canon
журнал ФотоТехника

Комментарии

Отправить