Превръщане на визията в реалност

Интервю с екипа, разработил FE 50mm F1.2 G Master

Ръководителят за оптичен дизайн обяснява, докато държи обектив XA
Страст към оптичен дизайн
Ръководителят за механичен дизайн държи линейния мотор XD, докато обяснява
Автофокус и механичен дизайн
Изображение на фотоапарат, държан вертикално с прикрепен обектив FE 50mm F1.2 GM
Надеждност и улеснено използване
Концепция за развитие

Създаване на лесен за ползване F1,2 обектив

Продуктов ръководител и ръководител за оптичен дизайн/Ацуо Кикучи

Ръководителят за оптичен дизайн държи обектив FE 50mm F1.2, докато обяснява

˜– Какви бяха целите при проектирането на първия F1.2 обектив на Sony?

Кикучи: Представихме на пазара много твърди светлосилни обективи, но знаехме, че клиентите ни по целия свят искат по-светлосилен обектив. Най-голямо търсене имаше за "стандартният" 50 mm F1.2 G Master.
 
При разработването на светлосилен F1.2 обектив знаехме, че трябва да поддържаме високите нива на разделителна способност и боке на серията G Master, като гарантираме, че обективът остава лесен за използване. Ако приоритизираме светлосилата и обективът стане твърде голям и тежък, ще се загуби комбинацията от компактност и лекота на тялото, която е основното предимство на системата с байонет E. Независимо колко отлични са оптичните му свойства, обектив, който не може да извлече максимални работни показатели от водещите системи за автофокус на фотоапарата или изобщо не може да използва автофокус, няма да удовлетвори клиента.

За да създадем автофокусен обектив с най-малкото F число в историята на Alpha, без компромис по отношение на работните показатели на автофокуса, като поддържаме лесното боравене и преносимостта, трябваше да използваме най-усъвършенстваната технология на Sony. В допълнение към превъзходните оптични работни показатели мисля че клиентите, които се сдобият с този обектив, ще се изненадат колко лека, бърза и тиха е работата на автофокуса за светлосилен F1.2 обектив.

Мисля, че добавянето на този обектив F1.2 към линията Alpha извежда обхвата от възможности за творците на друго ниво. Това е обектив, който може да се използва в най-различни ситуации както от професионалисти, така и от аматьори – от снимане на портрети и сватби до пейзажи и снимки.

Линията Alpha вече включва обектив Planar T* FE 50mm F1.4 ZA. Като сравним новия обектив FE 50mm F1.2 GM с този, въпреки че разликата между бленда от F1.4 и F1.2 звучи малка, всъщност е половин стъпка, допълнителното светлосъбиране на F1.2 обектива, изискващ ефективна бленда (диаметър) около 17% по-голяма или площ на блендата близо 40% по-голяма, е основно дизайнерско и производствено препятствие при създаването на компактния F1.2 обектив.
 
Преодоляването на проблема е свързано с много нови предизвикателства.

Едно от тях беше да се намали размерът на предния елемент, въпреки че е F1.2, чрез прилагане на няколкоXA (изключително асферични) лещи – технология, която е уникална за Sony. Това елиминира нуждата от увеличаване на размера на предния елементи и ни позволи пълна компенсация на аберациите, които настъпват при обективите с по-голям диаметър.

За да се потиснат аберациите, приложихме независимо задвижвана система с плаващ фокус, състояща се от две фокусни групи, за оптимална компенсация на аберациите в целия обхват на фокуса, включително при минимално фокусно разстояние.

Задвижването на фокуса е с XD (изключително динамичен) линейния мотор на Sony с комбинацията му от мощност и безшумност. Четири от тези директно задвижвани с прецизно управление компактни механизми позволяват дизайнът на фокусната група да включва няколко елемента, които осигуряват компенсация на аберациите.

Резултатът е обектив с разделителна способност от нивото на G Master, който извлича максималната скорост, точност и производителност на проследяване автофокуса на фотоапарата при дължина на тялото 108 мм (4 3/8 инча) и с тегло само 778 г (27,5 унции) – като обектива Planar в момента. Гордеем се, че създадохме обектив F1.2 като никой досега, и се надяваме да бъде оценен и от професионалисти, и от любители.

Страст към оптичен дизайн
Зашеметяваща разделителна способност дори за F1.2

Кикучи: За да се постигнат високи оптични работни показатели при поддържане на малък форм-фактор в обектива F1.2, се използват обективите XA на Sony и технологии за симулация за разделителна способност, боке и хроматична аберация.
 
В основата на увеличаването на оптичните работни показатели е това как ще намалите аберациите.

В исторически план 50 мм обективите обикновено използват оформление тип Гаус. Оформлението на Гаус има група от елементи на обектива, разпространени симетрично от всяка страна на централната бленда, което води до това аберациите от всяка страна да се анулират взаимно. Особено подходящо е за зрителния ъгъл от 50 мм и повечето 50 мм обективи са използвали това подреждане.

Тази симетрична структура сама по себе си компенсира аберации от тип изкривяване и кривина на полето и не компенсира ефективно например сферичните аберации или стреловидния отблясък. Накратко, изборът на този оптичен дизайн не би ни позволил да постигнем високите работни показатели при компенсация на аберациите, към които се стремяхме.

Както опитните потребители на фотоапарати знаят, не е възможно да се постигне висока разделителна способност в цялото изображение без достатъчна компенсация на аберациите. Точковите източници на светлина, например звездите в небето, трябва да са идеално фокусирани, където и да се появят на изображението, но при недостатъчна компенсация на аберациите може да изглеждат като прехвърчащи птици или да показват разпръскване на цвета. За да не се случи това, потребителят може да настрои блендата със стъпка надолу, но това опровергава смисъла на светлосилния обектив.

С този обектив искахме да постигнем ниво на оптични работни показатели, при което снимането при максимална бленда да е удобно. За да се постигне това, оптичното ни подреждане частично "нарушава" симетричния дизайн и напълно потиска аберациите, които са трудни за потискане при обектив със симетричен дизайн.

За да се коригират сферичните аберации и стреловидния отблясък, симетричните обективи по принцип имат големи предни елементи и може да са съставени от много елементи.

Новото оптично подреждане използва само три обектива XA (изключително асферични), избягва увеличаването на диаметъра на предния елемент и запазва броя елементи на обектива до минимум, като постига компактен размер. 

Илюстрация, показваща конфигурацията на обектива
Графика на конфигурацията на обектива

[1] Обектив с изключително асферичен елемент (XA леща)

Както се подразбира от думата "асферичен", повърхностното изкривяване на обектива XA не е постоянно – променя се от центъра към периферията на елемента. Формите на трите елемента на обектива XA, използвани в този обектив, са оптимизирани в рамките на няколко версии с технологията за оптични симулации на Sony.
 
Както можете да знаете, повърхностната точност на обективите XA, използвани в серията G Master, е коригирана до субмикронно ниво. Голямата бленда на F1.2 и диаметър на външния елемент изискват увеличаване на прецизността на всяка стъпка от производствения процес на трите обектива XA, за да се постигне търсената увеличена повърхностна точност. Беше най-голямото препятствие, с което сме се сблъскали. Интегрирането на дизайна и производствените процеси подобри всяка стъпка и новите технологични предизвикателства ни помогнаха да получим както голям диаметър, така и висока прецизност.

Обективът XA, който е на второ място отпред в горната графика на конфигурацията на обектива, допринася значително за намаляване на броя на елементите на обектива, необходими за сглобяването на предната част, размера и теглото. Възможността за използване в това разположение на асферичен обектив с голям диаметър с производствена прецизност, която само Sony може да постигне, беше огромно предимство, което е основата на целия оптичен дизайн на компактния F1.2.

Технологията за симулация на хроматична аберация на Sony беше използвана за оптимизиране на комбинацията от стъклени материали, като драстично намали хроматичните аберации, разпръскване на цвета и постигна най-високите нива на разделителна способност и контраст въпреки голямата бленда, за да пасва на предназначението на G Master.

Когато оптичният инженер погледне графиката на конфигурацията на обектива, понякога може да си помисли "този елемент не допринася много за коригирането на аберациите" (смее се). Като инженер целта ми е да постигна ефективна корекция на аберациите с най-малкия брой елементи на обектива, тоест да търся решения, които осигуряват цялостна компактност, като същевременно поддържат оптичните работни показатели. Както можете да видите от графиката на конфигурацията по-горе за FE 50mm F1.2 GM дизайнът е без излишъци или компромис, като изкривяването на всички сложни елементи на обектива допринася за аберациите. Надявам се, че творците ще изпробват и ще се насладят на комбинацията от компактност и оптични работни показатели, предоставена от невероятния оптичен дизайн.

Уникалните XA (изключително асферични) лещи на Sony
Ръководителят за оптичен дизайн обяснява, докато държи обектив XA
Илюстрация, показваща графика на MFT
MTF схема

[1] Контраст (%) [2] Разстояние от оптичния център на обектива (мм) [3] Максимална бленда [4] Бленда F8 [5] Пространствена честота [6] 10 двойки линии/мм [7] 30 двойки линии/мм [8] Радиални стойности [9] Тангенциални стойности

F1.2 G Master предоставя спиращо дъха плавно и богато боке

Кикучи: Обективите F1.2 са известни със своето богато боке, но този обектив не се свежда само до количеството боке, а до предоставянето на идеален, плавен и мек боке стил, за да пасва на предназначението на G Master. По-специално при портретите бокето играе изключително важна роля за естественото открояване на обекта. Бокето е много чувствително, което затруднява инженера, но знаехме, че трябва да го постигнем, за да отговорим на очакванията на клиентите за F1.2 G Master.
 
От ранните етапи на проектирането проведохме многократни симулации и корекции на бокето, за да определим идеалното ниво на сферични аберации, което ни позволи да оптимизираме бокето и разделителната способност без компромиси.

По време на производството, разстоянието между елементите се коригира леща по леща за прецизен контрол на сферичните аберации и овладяване на трудния баланс между предното и задното боке, за да се получи красив неутрален общ ефект.

По-рано се спрях на разделителна способност при производството на XA лещи, но управлението на повърхностната прецизност до субмикронни нива потиска и ивичестия, или "пръстеновиден", ефект в рамките на бокето във формата на топка.

Обективи XA: прецизност, контролирана до ниво от 0,01 микрона

[1-1] Конвенционална асферична повърхност на обектива  [1-2] Нежелани боке резултати  [2-1] XA (изключително асферична) повърхност на обектива  [2-2] Красиви боке резултати

Илюстрация, сравняваща неравностите по повърхността на обикновените обективи и обективи XA и показваща получените разлики в "пръстеновидния" боке ефект
Ръководителят за механичен дизайн, държащ FE 50mm F1.2, докато обяснява

Ръководител за механичен дизайн/Юичиро Таката

Таката: Мекото и красиво боке се дължи и на 11-ламелната кръгла апертура. Устройството на блендата беше разработено наново, за да поддържа почти кръгла форма дори на две стъпки от пълно отваряне.
 
Тъй като F1.2 е голяма бленда, в традиционен дизайн ламелите на бледната естествено също щяха да са големи. А когато блендата е отворена, големите ламели трябва да се преместят извън оптичния път и зад ефективния диаметър, което увеличава външния диаметър на самия обектив. За да запазим размера на устройството на блендата, трябваше да проектираме всичко изцяло наново – от формата на ламелите до компонентите на задвижващия механизъм, един по един.

Устройството на блендата е изключително важно при определяне на стойността и експонацията й. Намаляването на компонентите означава, че се изисква по-висока прецизност при изработката на всеки един и при точността на сглобяването. Чрез цялостното преразглеждане при процесите на изработка и сглобяване успяхме да постигнем както миниатюризация, така и прецизност.

Ръководителят за механичен дизайн, държащ устройствата Iris, докато обяснява
Устройство на блендата
Изглед отпред на FE 50mm F1.2 с бленда, затворена с няколко стъпки
Кръгла форма, която се поддържа и при затваряне с 2 стъпки
Задвижващи механизми с линейно движение: ключът към миниатюризацията

Таката: За да се постигнат високи оптични работни показатели на автофокус, беше изключително важно екипите за контрол на механиката и софтуера да работят в тясно сътрудничество.lt;br>
Както обясних по-рано, поддържането на високи работни показатели по целия обхват на фокуса изискваше две фокусни групи, съставени от множество елементи. Големият диаметър на обектива F1.2 неизбежно увеличава теглото на фокусните групи. Повишеното тегло на фокусната група създава сериозни предизвикателства по отношение на скоростта на фокусиране, увеличения шум и вибрация, когато устройството работи.

Въпросът беше как да се поддържат идеални нива на разделителна способност и боке, без да се жертва скоростта на автофокуса. Решението за този обектив е прилагането на линейните мотори XD с директно задвижване на Sony, като задвижващ механизъм.

Автофокус и механичен дизайн
Високоскоростен автофокус с висока точност – дори при F1.2

Таката: Най-голямото предизвикателство при постигането на високи работни показатели на автофокуса беше изключително високата точност, която се изисква при малката дълбочина на рязкост.

Дори и с максимална бленда F1.2 не може да се каже, че даден обектив е "лесен за използване", освен ако не осигурява съизмерими нива на точност на автофокуса и работни показатели при проследяване. Но технически това наистина е много трудно. Този обектив включва различни технологии и техники за постигане на висока скорост и висока точност на автофокуса дори при изключително малка дълбочина на рязкост при F1.2. Четири функции допринасят най-значително: структурата с плаващ фокус, линейните мотори XD, четирите сензора за позиция на фокуса и оптимизираният баланс на центъра на тежестта на двете фокусни групи на обектива.

Структурата с плаващ фокус не само подобрява оптичните работни показатели, а разделянето на фокусната група на две също намалява теглото на всяка група, като помага за постигането на бърз и прецизен автофокус.

От друга страна, точността на фокуса е важна за постигането на пълна разделителна способност при F1.2 и това изисква прецизно синхронизирано движение на двете фокусни групи на обектива, които все още са относително големи и тежки. Това беше постигнато от линейните мотори XD на Sony, които засилват мощността въпреки малкия си размер.

Няма място за грешки при малката дълбочина на рязкост при F1.2, тъй като се използват четири сензора за позиция за проследяване на фокусните групи на обектива, за да се гарантират точните им позиции през цялото време.

За да се използва тласъкът на линейните мотори XD най-ефективно и без загуби и да се улесни балансът на съответните центрове на тежестта на двете фокусни групи, е поставена фиксирана оптична група между двете фокусни групи. Това приравнява точката на тласък на моторите с центъра на тежестта на всяка фокусна група, като увеличава ефективността на предаване на енергия, елиминира ненужния тласък и допринася за постигането на още по-високоскоростно, точно и тихо задвижване на автофокуса.

Ръководител за управление на задвижващите механизми и FE 50mm F1.2

Ръководител за управление на задвижващите механизми/Юки Мизуно

Мизуно: Нека добавя малко повече информация за задвижването на фокуса.
 
Този обектив използва общо четири линейни мотора XD с директно задвижване и два мотора, зададени към всяка от двете фокусни групи.

Всеки мотор е създаден въз основа на данни от симулация за дизайна на мотора на Sony. Напредъкът в технологията за симулация за дизайна на мотора позволи разработването на ефективни мотори, произвеждащи достатъчна мощност въпреки сериозните ограничения в размера и постигането на висока степен на надеждност в различни условия. Създаването на мотори с оптимални за този обектив спецификация и размер допринесе за компактността без компромиси в производителността.

Задвижващите механизми от въртящ тип се използват за задвижване на тежки фокусни групи, но зъбците и зъбните колела, които превръщат въртящото в линейно движение, неизбежно намаляват мощността. Многото механични части могат да създадат шум и вибрация.

Това нямаше да помогне за високата производителност на обектива F1.2, към която се стремяхме, затова решихме да използваме малки, но мощни мотори, които могат да задвижат фокусните групи директно и линейно, като приложихме линейни мотори XD, които са високоскоростни, с нисък шум и вибрация.

Тъй като линейните мотори нямат механизъм за намаляване на скоростта за постигане на висока скорост и точност на автофокуса, се изисква изключително отзивчиво управление.

Четирите сензора, които споменах по-рано, засичат прецизно позициите на фокусните групи и предоставят данни за позицията на системата за управление в ултрабърз цикъл на обратна връзка, който засилва реакцията. Използва се и технологията за симулация на управление на Sony. Много модели на движение и спиране на обектива бяха многократно симулирани, тествани и анализирани от действителен хардуер. Извърши се настройка за осигуряване на оптимално за обектива плавно движение на задвижващия механизъм, от ускорение до спиране.

Прецизният контрол намалява шума и вибрацията при задвижване до степен, до която може да се зачудите дали обективът се движи. Линейните мотори XD се управляват софтуерно, за да осигурят максимална скорост на автофокуса и реакцията, позволявайки създаването на компактен обектив с превъзходни оптични работни показатели.

Обектив, роден от ясната визия на Sony за фотоапаратите на бъдещето

Кикучи: Също така бих искал да разкажа накратко как този обектив F1.2 използва пълноценно функционалността на тялото на фотоапарата. Sony разработва всички важни компоненти от устройството, включително сензора за изображения, така че фотоапаратите и обективите се разработват вътрешно едновременно като обща система. При разработването на сменяеми обективи предвиждаме и бъдещите подобрения по тялото, за да гарантираме, че тези обективи ще могат да извлекат максимални работни показатели от бъдещите тела.

Естествено този обектив е идеален за използване с новия α1, обявен през януари 2021 г., с продължително заснемане до 30 fps, 8K и 4K 120p висока разделителна способност при заснемане на видео. Също така опитахме да предвидим и бъдещите тенденции в телата на фотоапаратите. Целта ни е да се стремим към дизайни, които ще осигурят максимални работни показатели не само сега, а и занапред.

Надеждност и улеснено използване
Работа без компромис

Таката: Разработихме този обектив без компромиси по отношение на работата, така че да може да се използва в професионални ситуации.
 
Въпреки компактното му тяло са осигурени персонализирани бутони за задържане на фокуса както отгоре, така и отстрани, което дава същото усещане за работа, независимо дали снимате в хоризонтална позиция, или снимате във вертикална позиция.

Мизуно: Създадохме F1.2 с мисъл и за ръчно фокусиране, като обърнахме специално внимание на позицията на пръстена за фокусиране, въртящия момент и на усещането, когато се завърта. Обективът е оборудван с MF с линеен отговор, който реагира директно и линейно на въртенето на пръстена за фокусиране, за да гарантира прецизно регулиране на фокуса. Дори реагира и на много малки движения на пръстена за фокусиране. Търсенето на точност при позицията е сериозно при F1.2 и ние разработихме обектив, който отговаря на това търсене.

Достатъчно здрав за използване в професионални условия

Кикучи: Обективът е добре уплътнен срещу замърсяване, прах и водни пръски. Устойчивият на прах и влага дизайн осигурява спокойствие за потребителите.
 
Предният елемент е с флуорно покритие, за да издържа на прах и улеснява почистването на замърсявания или отпечатъци.

Мизуно: Също така обърнахме внимание и на вариациите в температурата на средата. Свойствата на механичните и електрическите компоненти, като например силата на тласъка на задвижващите механизми, варират в зависимост от околната среда и температурата. Обективът съдържа софтуер, който постоянно оптимизира работните показатели чрез автономно изчисляване на различни контролни параметри, за да поддържа точността дори при тежки условия.

В резултат на това творците могат да бъдат сигурни във високите работни показатели дори при снимане в тежки условия на терен, като например изключително студена или гореща среда.

Заключение: Обектив F1.2 като никой досега

Кикучи: Говорейки като оптичен дизайнер, няма да преувелича, ако кажа, че този обектив е върхът на серията G Master с невероятна разделителна способност и боке. Очаквам с нетърпение клиентите ни да изпробват красивото боке и висока разделителна способност на този обектив F1.2.
 
Въпреки че е F1.2, обективът постига превъзходен баланс между компактност и високи работни показатели, а някои аспекти е трудно да се предадат само със спецификации. Насърчавам творците да го изпробват сами. Обективът съчетава пълния спектър от технологиите на Sony и като инженер на обектива ще се радвам да видя потребители да снимат различни сцени с него.

Мизуно: Той е наистина гъвкав с много приложения и потребители – от професионалисти до любители. Никога досега не е имало такъв обектив F1.2. Не само е чудесен за използване за портрети и сватби, а и високите работни показатели на автофокуса правят превъзходно улавянето на отлитащите моменти и проследяването на бързо движещи се обекти в спортни събития и подобни.

Таката: Този компактен обектив F1.2 осигурява и отлични работни показатели за заснемане на видео. Ръчен или със стабилизатор, работните показатели на автофокуса улесняват проследяването на обекти дори с малка дълбочина на рязкост при F1.2. Тихият автофокус и блендата в комбинация с плавен, прецизен и чувствителен пръстен за ръчно фокусиране го правят привлекателен и за видеографи. Надявам се, че хората ще се насладят на нови форми на визуално изразяване за видео.

Предоставяйки нови начини, по които да се насладите на изкуството на снимането, този обектив наистина показва стойността и потенциала на серията G Master.