A kívánt kialakítás megvalósítása
Interjú az FE 50mm F1.2 G Master fejlesztési csapatával
Az optikai kialakítás iránti szenvedély
Autofókusz és mechanikai kialakítás
Megbízhatóság és könnyű használat
Fejlesztési koncepció
Egy igazán könnyen használható F1.2 objektív megalkotása
Termékvezető és az optikai kialakítás vezetője / Atsuo Kikuchi
― Milyen célok voltak kitűzve a Sony első F1.2 objektívjének tervezése során?
Kikuchi: Noha számos nagy blendéjű prímobjektívet dobtunk már piacra, tudtuk, hogy vásárlóink a világ minden táján egy gyorsabb nagy blendéjű objektívre vágytak. Leginkább egy 50mm F1.2 G Master „standard” objektívre volt igény.
A nagy blendéjű F1.2 objektív fejlesztésekor tudtuk, hogy fenn kell tartanunk a G Master sorozatnál megszokott felbontást és bokeh-t, de az objektívnek könnyen használhatónak kell maradnia. Ha a blendeméret priorizálása miatt az objektív túl nagy és túl nehéz lenne, elveszítenénk az E-bajonettes rendszer alapvető előnyeit: az objektív és a váz együttes kompaktságát és könnyűségét. És ha kiváló optikai tulajdonságokkal rendelkezne is, egy olyan objektív, amely nem tudja kihozni a maximumot a kiemelkedő autofókusz rendszerekből, vagy nem tudja használni az autofókuszt, esélytelen lenne az ügyfélelégedettség szempontjából.
Az Alpha történetében eddigi leggyorsabb F-számú autofókusz objektív megalkotásához, megtartva az autofókusz teljesítményét, a könnyű kezelhetőséget és hordozhatóságot, be kellett vetnünk a Sony legmodernebb technológiáit. A szuper optikai teljesítmény mellett szerintem az objektívet kézbe vevő vásárlók meglepődnek majd, hogy ez a nagy blendéjű F1.2 objektív milyen könnyű, és az autofókusz milyen gyors és csendes.
Szerintem az Alpha sorozat ezzel az F1.2 objektívvel való bővítése újabb szintet nyit az alkotók felvételkészítési lehetőségeihez. Ezt az objektívet számos különféle helyzetben bevethetik profik és amatőrök egyaránt, a portrék és esküvők fotózásától kezdve a tájképekig és pillanatképekig.
A Planar T* FE 50mm F1.4 ZA objektív már az Alpha sorozat ismert tagja. Ha ezzel vetjük össze az FE 50mm F1.2 GM objektívet, talán elenyészőnek hangzik az F1.4 és az F1.2 maximális blendéje közötti különbség, viszont egy teljes félfokozatról van szó, hiszen az F1.2 objektív extra fénygyűjtése kb. 17%-kal nagyobb tényleges blendét (átmérőt), avagy egy közel 40%-kal nagyobb blendenyílást igényel, ami jelentős kialakítási és gyártási akadályt jelentett egy kompakt F1.2 objektív létrehozásánál.
A probléma megoldása számos új kihívás leküzdésével járt.
Az egyik az volt, hogy noha F1.2 objektívről van szó, kicsi legyen az elülső lencsetag mérete; ezt több XA (extrém aszférikus) lencsetag beépítésével értük el, ami egyedi Sony technológia. Így elkerültük az elülső lencsetag méretének növelését, és kompenzálni tudtuk a nagyobb átmérőjű objektíveknél felmerülő aberrációkat.
Az aberrációk teljes kiküszöböléséhez két fókuszelemcsoportból álló, független vezérlésű lebegőfókuszos rendszert vetettünk be az aberrációk optimális kompenzálására a teljes fókusztartományban, a minimális fókusztávolságot is beleértve.
A fókuszvezérlő a Sony saját XD (extrém dinamikus) lineáris motorját használja, a nagy tolóerő és a csendes működés kombinációját szolgáltatva. Négy ilyen kompakt, közvetlen meghajtású mozgatóelem és a precíziós vezérlés lehetővé teszi, hogy a fókuszelemcsoportokban több elem legyen, kiválóan kompenzálva az aberrációt.
Az eredmény pedig G Master szintű felbontással rendelkező objektív, amely kihozza a gép autofókuszának maximális sebességét, pontosságát és követési teljesítményét, míg a váza csupán 108 mm hosszú és 778 g súlyú – mint a jelenlegi Planar objektív. Büszkék vagyunk arra, hogy minden eddigitől eltérő F1.2 objektívet alkottunk, és reméljük, hogy a profik és az amatőrök egyaránt kedvüket lelik majd benne.
Az optikai kialakítás iránti szenvedély
Lenyűgöző felbontás egészen az F1.2-ig
Kikuchi: Ahhoz, hogy kiváló optikai teljesítményt érjük el, de megtartsuk a kis méretet egy F1.2 objektívnél, adaptáltuk a Sony saját fejlesztésű XA objektívjeit, és szimulációs technológiákat használtunk a felbontás, bokeh és kromatikus aberráció tekintetében.
A lényeget tekintve, az optikai teljesítmény növelése az aberrációk csökkentésének módjáról szól.
50 mm-es objektíveknél általában Gauss-típusú elrendezés használatos. A Gauss elrendezésben az objektívalkatrészek csoportja szimmetrikusan helyezkedik el egy központi blende mindkét oldalán, ami aberrációkat okoz a blende mindkét oldaláról, egymás semlegesítéséhez. Ez kimondottan jól illik az 50 mm-es látószöghöz, ezért a múltban az 50 mm-es objektívek többségénél ezt az elrendezést használták.
Ez a szimmetrikus struktúra azonban önmagában csak a torzítást és térgörbületet kompenzálja a mezőaberrációknál, és nem hatékony például a szférikus aberráció vagy a szagittális becsillanás kompenzálásához. Röviden-tömören, ez az optikai kialakítás nem tette volna lehetővé, hogy elérjük a megcélzott magas szintű aberráció-kompenzációs teljesítményt.
A tapasztalt kamerahasználók tudják, hogy megfelelő aberráció-kompenzáció nélkül nem lehet nagy felbontóképességet elérni a teljes képen. A pontszerű fényforrások, például az égen a csillagok ideális fókuszálás esetén pontszerűen jelennek meg a képen, viszont a nem megfelelően kompenzált aberrációk miatt ezek lebegő madarakként vagy színátfolyással jelenhetnek meg. Ennek ellensúlyozására néhány osztással alacsonyabbra lehetne venni a blendét, de így aligha van értelme a nagy blendéjű objektívnek.
Az objektívünknél olyan szintű optikai teljesítményre törekedtünk, hogy kényelmesen lehessen rögzíteni maximális blendével. Ennek érdekében az optikai elrendezésünk kissé „megtöri” a szimmetrikus elrendezést, és abszolút elnyomja a szimmetrikus kivitellel csak nehézkesen elnyomható aberrációkat.
Rendszerint a szférikus aberráció és a szagittális becsillanás korrigálására a szimmetrikus típusú objektíveknél nagy az elülső lencsetag, és esetleg több elemből áll.
Az új optikai elrendezésünk csak három XA (extrém aszférikus) lencsetagot használ, elkerülve az elülső lencsetag átmérőjének megnövelését, és minimális számú objektívalkatrésszel dolgozik a kompakt méret megtartásáért.
Objektívfelépítési táblázat
[1] Extrém aszférikus objektív (XA objektív)
Az „aszférikus” megnevezés utal arra, hogy az XA objektív felszíni görbülete nem állandó; a lencsetag közepétől kezdve a széléig változó. Az objektívnél használatos három XA lencsetag formáit egyenként optimalizáltuk több változaton keresztül a Sony saját optikai szimulációs technológiájának használatával.
Ismert tény, hogy a G Master sorozatban használatos XA objektívek felületi pontossága szubmikron szinten van finomhangolva. A nagy F1.2-es blende és az objektív nagy külső elemének átmérője óriási precizitást követelt a három XA lencsetag gyártásának minden egyes lépésénél, hogy a kívánt mértékben növelni tudjuk a felületi pontosságot. Ez minden eddiginél nagyobb kihívás elé állította a gyártást. A kialakítás és a gyártási folyamat integrálása azonban minden lépésnél segített, és a technológiai kihívásokkal való tudatos szembenézésnek köszönhetően sikerült elérni a nagy átmérő és kiváló precizitás kombinációját.
A fenti objektívfelépítési táblázatban láthatóak szerint az elölről a második helyre pozícionált XA lencsetagnak köszönhető, hogy csökkent az elülső részegységben szükséges lencsetagok száma, és egyúttal annak mérete és súlya is. Hatalmas előny volt, hogy ebben a pozícióban egy nagy átmérőjű aszférikus lencsét tudtunk használni, olyan gyártási precizitással, amelyre csak a Sony képes; ez a sarokköve a kompakt F1.2 objektív optikai kialakításának.
A Sony saját kromatikus aberráció-szimulációs technológiáját használtuk az üveganyagok kombinációjának optimalizálásához, drámai mértékben csökkentve a kromatikus aberrációt és a színátfolyást, és a nagy blende ellenére megvalósítva a kiváló felbontást és kontrasztot, a G Master sorozathoz hűen.
Amikor egy optikai mérnök ránéz egy objektívfelépítési táblázatra, esetleg azt gondolhatja, hogy „ez az elem nem túl sokat tesz hozzá az aberrációk korrekciójához” (nevet). Mérnökként a leghatékonyabb aberráció-korrekciót szeretném elérni a legkisebb számú lencsetag használatával – tehát a feladat kompakt kialakítást biztosítani az objektívnek, ugyanakkor megőrizni az optikai teljesítményt. Az FE 50mm F1.2 GM fenti objektívfelépítési táblázatában látható, hogy a kialakításban nincs felesleges elem, ugyanakkor kompromisszumos megoldás sincs; mindegyik lencsetag görbülete finomhangolásra került az aberráció szempontjából. Remélem, hogy az alkotók örömüket lelik majd az optikai kialakítás magasiskoláját képviselő kompakt kialakításban és optikai teljesítményben.
A Sony egyedi XA (extrém aszférikus) objektívjei
MTF táblázat
[1] Kontraszt (%) [2] Az objektív optikai középpontjától mért távolság (mm) [3] Max. blende [4] F8 blende [5] Térbeli sűrűség [6] 10 vonalpár/mm [7] 30 vonalpár/mm [8] Radiális értékek [9] Tangenciális értékek
Az F1.2 G Master lélegzetelállítóan sima és gazdag bokeh-t nyújt
Kikuchi: Az F1.2 objektíveknél megszokott a gazdag bokeh, viszont ennél a modellnél nem csupán a bokeh mennyisége az érdekes: a G Master megjelöléshez méltó, ideális, kiegyenlített és krémes bokeh-karaktert biztosít. Különösen a portréfotózásnál, a bokeh-nak rendkívül fontos szerepe van abban, hogy a fotóalany természetes hatással kiemelkedjen. A bokeh érzékeny dolog, nehéz mérnöki eszközökkel befolyásolni, de a legjobbra kellett törekednünk, hogy az F1.2 G Master megfeleljen a vásárlók igényeinek.
A dizájn legkorábbi fázisaitól kezdve bokeh-szimulációkat és módosításokat végeztünk a szférikus aberráció ideális szintjének meghatározásához, így a bokeh-t és a felbontást egyaránt optimalizálhattuk, kompromisszumok nélkül.
Emellett a gyártás során a lencsetagok egymáshoz képest való elhelyezését egyenként állítjuk be a szférikus aberráció finomhangolásához, elérve az előtéri és háttéri bokeh közötti kényes egyensúlyt a gyönyörű természetes hatásért.
Korábban már említettem a felbontást az XA objektívek gyártásában, de a felületi precizitás mikronnál is finomabb pontosságú kezelése a csíkozási, avagy „körkörös” effektust is elnyomja a labdaformájú bokeh-n belül.
XA objektívek: felületi precizitás egészen a 0,01 mikron szintig
[1-1] Hagyományos aszférikus objektív felülete [1-2] Nemkívánatos bokeh [2-1] XA (extrém aszférikus) objektív felülete [2-2] Gyönyörű bokeh
A mechanikai kialakítás vezetője / Yuichiro Takata
Takata: A gyönyörű, finom bokeh a 11 lamellás, körkörös blendének is köszönhető. A blendeegység új fejlesztésű, hogy fenn lehessen tartani a majdnem körkörös formát még a teljes nyitási állapottól két fokozattal visszább is.
Mivel az F1.2 nagy blendével rendelkezik, hagyományos kialakítás esetén a lamellák is nagyobb méretűek lennének. Nyitott blendénél pedig a nagy lamellákat mozgatni kellene az optikai sávon és a tényleges átmérőn kívüli helyre, ami miatt megnövekszik az objektív külső átmérője. Annak érdekében, hogy ne kelljen növelni a blendeegység méretét, a nulláról kiindulva mindent újra kellett gondolnunk egyesével a lamellák alakjától kezdve a mozgatómechanizmus-komponensekig.
A blendeegység rendkívül fontos szerepet játszik a blendeérték és az expozíció meghatározásában. A komponensek méretének csökkentése azt jelentette, hogy kiemelt precizitás szükséges a működtetésüknél és az összeállítás pontosságát tekintve. A működtetési és az összeállítási folyamatok tüzetes átgondolásával sikerült elérnünk a miniatürizálást és a precizitást is.
Blendeegység
Megmarad a körkörös forma 2 fokozatnyi zárásnál is
Lineáris meghatású mozgatóelemek: a miniatürizálás kulcsai
Takata: Ahhoz, hogy kiváló optikai teljesítményt tudjunk elérni az autofókusszal, elengedhetetlenül fontos volt a mechanikai és a szoftvervezérlési csapat szoros együttműködése.
Amint már korábban kifejtettem, a kiváló teljesítmény teljes fókusztartományban való fenntartásához több elemből álló, két fókuszelemcsoportra volt szükség. Az F1.2 objektív nagy átmérője pedig elkerülhetetlenül megnövelte a fókuszelemcsoportok súlyát. A fókuszelemcsoportok megnövelt súlya komoly kihívást jelent a fókuszálási sebesség, valamint az egység működése során a megnövelt zaj és rezgés miatt.
Az volt a kérdés, hogyan tudjuk fenntartani az ideális szinteket a felbontás és a bokeh vonatkozásában anélkül, hogy feláldoznánk az autofókusz sebességét. A megoldást ennél az objektívnél a Sony saját közvetlen meghajtású XD lineáris motorjainak alkalmazása volt mozgatóelemként.
Autofókusz és mechanikai kialakítás
Nagy sebességű, kiemelten pontos autofókusz – még F1.2-nél is
Takata: Az F1.2 objektívnél a kiváló teljesítményű autofókusz eléréséhez a legnagyobb kihívást a kis mélységélességhez szükséges rendkívül nagy fókuszálási pontosság elérése jelentette.
Az F1.2 maximális blende ellenére egy objektív nem igazán „könnyen használható”, ha nem biztosít megfelelő pontosságú autofókuszt és megfelelő követési teljesítményt. Viszont ez technikailag nagyon komoly kihívást jelent. Ebben az objektívben többféle technológiát és technikát ötvöztünk a nagy sebességű, kiemelten pontos autofókusz-teljesítmény elérésére, még az F1.2-nél jellemző rendkívül kis mélységélességnél is. Négy funkció járult ehhez hozzá a legjelentősebben: a lebegőfókusz-struktúra; az XD lineáris motorok; a négy fókuszpozíció-érzékelő; és a két fókuszelemcsoport súlypontjának optimalizált kiegyensúlyozása.
A lebegőfókuszos struktúra nem csupán az optikai teljesítményt javítja; a fókuszelemcsoport kettéosztása csökkenti az egyes csoportok súlyát, ami elősegíti a gyors és precíz autofókusz-meghajtást.
Másrészről a tűpontos fókuszálás elengedhetetlen a teljes felbontási teljesítmény eléréséhez az F1.2-nél, ehhez pedig a két fókuszelemcsoport szinkronizált mozgása szükséges, viszont ezek továbbra is relatíve nagyok és nehezek. Ezt a Sony saját XD lineáris motorjaival értük el, amelyek kis méretük ellenére nagy tolóerőt szolgáltatnak.
Az F1.2 kis mélységélessége abszolút precíziót igényel, tehát négy helyzetérzékelő követi nyomon a fókuszelemcsoportokat, biztosítva, hogy a pontos helyük minden időpillanatban ismert legyen.
Végül pedig az XD lineáris motorok tolóerejének leghatékonyabb, veszteségmentes bevetése érdekében, és megkönnyítve a két fókuszelemcsoport súlypontjának kiegyensúlyozását, egy fix optikai csoport lett beillesztve a két fókuszelemcsoport közé. Ez hozzáigazítja a motorok tolóerőpontját az egyes fókuszelemcsoportok súlypontjához, maximalizálva a teljesítménytovábbítást, kiküszöbölve a tolóerővesztést, és tovább segítve az autofókusz nagy sebességű, nagy pontosságú és csendes működését.
A mozgatóelem-vezérlésért felelős vezető / Yuki Mizuno
Mizuno: Hadd fejtsem ki még részletesebben a fókuszvezérlőt.
Először is ez az objektív összesen négy közvetlen meghatású XD lineáris motort használ, amelyből kettő egy-egy fókuszelemcsoporthoz van rendelve.
Mindegyik motor a Sony saját motorkialakítási szimulációjának adatai alapján lett kidolgozva. A motorkialakítási szimulációs technológia fejlődése lehetővé tette a kiemelten hatékony motorok kidolgozását, amelyek elegendő teljesítményt szolgáltatnak a méretre vonatkozó szigorú megkötések ellenére, és megbízhatóak a legmostohább környezetekben is. Az objektívhez optimális jellemzőkkel és mérettel rendelkező motorok fejlesztése elősegítette a kompakt kivitelt, anélkül, hogy a teljesítmény csorbult volna.
Általában forgató mozgatóelemeket használnak a nehéz fókuszelemcsoportokhoz, de a forgásos mozgást lineárissá konvertáló eszközök sajnos teljesítményvesztést okoznak. És a sok mechanikus alkatrész zaj és remegés forrása lehet.
Ez nem jöhetett szóba egy kiváló teljesítményű F1.2 objektívnél, ezért az XD lineáris motorok mellett döntöttünk, amelyek közvetlenül és lineárisan tudják működtetni a fókuszelemcsoportokat, kicsik, nagy teljesítményűek, gyorsak, a zaj és remegés szintje pedig alacsony.
Mivel azonban a lineáris típusú motoroknak nincs sebességcsökkentő mechanizmusa, a nagy sebességű és kiváló pontosságú autofókuszhoz rendkívül érzékeny vezérlésre volt szükség.
A korábban már említett négy érzékelő precízen észleli a fókuszelemcsoportok helyzetét, és a válaszidőt lecsökkentő, ultragyors ciklussal adja át ezeket a pozicionálási adatokat a vezérlőrendszernek. Ez szintén a Sony saját vezérlőszimulációs technológiájára épül. Számos különféle objektívmozgás és -fokozat lett alaposan és ismétlődően szimulálva, tényleges hardveren tesztelve, majd elemezve. Végül finomhangolást végeztünk, hogy ehhez az objektívhez optimálisan sima legyen a mozgatóelem gyorsítási és fékezési mozgása.
Ez a finomvezérlés olyan mértékben csökkenti a meghajtási zajt és rezgést, hogy akár kételkedni is lehet abban, hogy mozdul-e valami az objektívben. Az XD lineáris motorokat szoftver vezérli a maximálisan gyors és érzékeny autofókusz biztosításához, így ez a kompakt objektív tényleg kiváló optikai teljesítményt kínál.
Ez azt objektívet a Sony a jövő kameráira vonatkozó elképzelései hívták életre
Kikuchi: Szeretnék arra is rátérni, hogy ez az F1.2 objektív hogyan használja ki teljesen a gép vázának funkcióit. A Sony az összes alapvető komponenst készülékszinten fejleszti, beleértve a képérzékelőt is, így a kamerák és objektívek együttesen, teljes rendszerként vannak fejlesztve házon belül. Cserélhető objektívek fejlesztésekor számolunk a vázat érintő jövőbeli előrelépésekkel is, hogy az objektívek maximális teljesítményt tudjanak kihozni a majdani vázakból is.
Természetesen ez az objektív ideálisan használható a 2021. januárjában bemutatott új α1 géppel, amely 30 képkocka/mp-es sorozatfelvételt, 8K-t és 4K/120p nagy felbontású videofelvételt kínál. De megpróbáltunk gondolni a gépek vázait érintő jövőbeli trendekre is. A célunk olyan dizájnok kialakítása, melyek nem csak most, de a jövőben is maximális teljesítményt nyújtanak.
Megbízhatóság és könnyű használat
Kezelhetőség kompromisszumok nélkül
Takata: Az objektív fejlesztése során nem kötöttünk kompromisszumot a kezelhetőség szempontjából, így számos profi helyzetben használható.
A kompakt váz ellenére például testreszabható fókuszrögzítő gombok vannak az objektív tetején és oldalán is, ugyanazt a kezelést lehetővé téve a vízszintesen vagy függőlegesen tartott gépnél.
Mizuno: Az F1.2 fejlesztésénél a manuális élességállítást is figyelembe vettük, különös tekintettel a fókuszgyűrű pozicionálására, siklására és forgatás közbeni érzetére. Az objektív lineáris mozgatású MF motorral rendelkezik, amely közvetlenül és lineárisan reagál a fókuszgyűrű forgatására, a legapróbb mozdulatokat is beleértve, így biztosítja a fókusz precíz beállítását. A pozicionálási pontosság iránti igény elég magas az F1.2-nél, de az objektív ezt az akadályt is veszi.
Elég strapabíró a profi környezetekben való bevetéshez
Kikuchi: Szigetelésének köszönhetően az objektív megfelelően védett a szennyeződések, por és a ráfröccsenő víz bejutása ellen, ami megnyugtatólag hat a felhasználókra.
Az elülső lencsetag fluoros bevonata ellenáll a szennyeződéseknek, és megkönnyíti az ujjlenyomatok vagy rákerült anyagok letörlését.
Mizuno: Figyelembe vettük a környezeti hőmérséklet változásait is. A mechanikus és elektronikus alkotórészek tulajdonságai, például a mozgóelemek tolóereje a környezet és hőmérséklet függvényében változnak. Az objektívben lévő szoftver folyamatosan optimalizálja a teljesítményt a különféle vezérlőparaméterek önálló kiszámításával a pontosság fenntartásához, még igazán mostoha feltételek esetén is.
Ennek eredményeként az alkotók nyugodtak lehetnek a kiváló teljesítményt illetően még akkor is, ha mostoha körülmények uralkodnak terepen, például extrém hideg vagy meleg környezetben.
Végezetül: Egy valóban páratlan F1.2 objektív
Kikuchi: Optikai tervezőként szólva nem túlzás ezt a páratlan felbontást és bokeh-t kínáló objektívet a G Master sorozat csúcsmodelljének nevezni. Alig várom, hogy a vásárlóink saját maguk győződhessenek meg arról, milyen gyönyörű bokeh-t és milyen nagy felbontást kínál ez az F1.2 objektív.
Noha F1.2 modellről van szó, ez az objektív mesés egyensúlyt képvisel a kompaktság és a kiváló teljesítmény mellett csupán a számadatokkal nem leírható szempontokból is. Szeretnék minden alkotót arra biztatni, hogy próbálja ki. Az objektív felvonultatja a Sony technológiák teljes spektrumát, mérnökként tehát boldog lennék, ha a felhasználók különféle jeleneteket rögzítenének vele.
Mizuno: Ez egy sokoldalú objektív, amelyet a profik és a lelkes amatőrök is kedvükre használhatnak. Még soha nem létezett ehhez hasonló F1.2 objektív. Nem csupán portrékhoz és esküvői fotózáshoz jó, de a kiváló teljesítményű autofókusz a múló pillanatok rögzítéséhez, és például sporteseményeken a gyorsan mozgó témák követéséhez is alkalmassá teszi.
Takata: Ez a kompakt F1.2 objektív kiválóan teljesít videofelvételnél is. Kézben tartva vagy forgóállványra helyezve, az autofókusz teljesítménye megkönnyíti a témák követését, akár F1.2-es kis mélységélességnél is. És mivel az autofókusz és a blende is csendes, a manuális fókuszgyűrű pedig precízen és gyorsan kezelhető, ez az objektív a filmkészítők számára is ideális. Remélem élvezettel fogják felderíteni az újfajta vizuális kifejezési formákat a filmeknél.
Mivel új módokat kínál a felvételkészítés művészetének megélésére, valóban képviseli a G Master sorozat értékét és potenciálját.
FE 50mm F1.2 GM
