Transformarea viziunii în realitate

Un interviu cu echipa de dezvoltare a obiectivului FE de 50 mm la F1,2 G Master

Responsabilul pentru designul sistemului optic dă explicații în timp ce ține în mână obiectivul XA
O pasiune pentru design optic
Responsabilul pentru designul sistemului mecanic ține în mână motoarele liniare XD în timp ce dă explicații
Designul sistemului mecanic
Imagine cu o cameră ținută vertical, cu obiectivul FE de 50 mm la F1,2 GM atașat
Fiabilitate și ușurință în utilizare
Conceptul de dezvoltare

Realizarea unui obiectiv F1,2 cu adevărat facil de utilizat

Responsabilul de design optic și lider de produs/Atsuo Kikuchi

Responsabilul pentru designul sistemului optic ține în mână obiectivul FE de 50 mm la F1,2 în timp ce dă explicații

–Care au fost țintele dvs. la designul primului obiectiv F1,2 Sony? 

Kikuchi: Am lansat pe piață numeroase obiective cu diafragmă mare, dar știam că clienții din întreaga lume își doreau un obiectiv cu diafragmă mare mai rapid. Solicitarea principală a fost un obiectiv de 50 mm „standard” F1,2 G Master.
 
La dezvoltarea unui obiectiv F1,2 cu diafragmă mare, știam că trebuia să menținem rezoluția ridicată și efectul bokeh ale seriei G Master, într-un obiectiv ușor de utilizat. Dacă acordăm prioritate dimensiunii diafragmei și obiectivul este prea mare și greu, se pierde caracterul compact și greutatea redusă ale combinației obiectiv-corp, principalul avantaj al sistemului cu montură E. Indiferent cât de bune sunt proprietățile optice, un obiectiv care nu fructifică performanța maximă a sistemului de focalizare automată de excepție al camerei sau care nu poate folosi focalizarea automată este inutil pentru clienți.

Pentru a obține cel mai rapid obiectiv Alpha cu focalizare automată din istorie, fără a compromite performanța și a menține portabilitatea, trebuia să folosim tehnologiile Sony de vârf. Pe lângă performanța optică superbă, cred că clienții vor fi surprinși de cât de ușoară, rapidă și silențioasă este operarea focalizării automate pentru un obiectiv F1,2 cu diafragmă mare.

Cred că includerea obiectivului F1,2 în gama Alpha duce posibilitățile de fotografiere ale creatorilor la un alt nivel. Este un obiectiv adecvat pentru diverse situații, atât pentru profesioniști, cât și pentru amatori, de la portrete și fotografii de nuntă la peisaje și instantanee.

Gama Alpha include deja obiectivul Planar T* FE de 50 mm la F1,4 ZA. Comparând noul obiectiv FE de 50 mm la F1,2 GM cu acela, deși diferența dintre diafragma maximă de F1,4 și F1,2 pare mică, este o jumătate de treaptă, lumina suplimentară din obiectivul F1,2 necesitând o diafragmă cu diametru cu 17% mai mare sau cu o suprafață cu aproape 40% mai mare, ceea ce înseamnă probleme majore de design și de fabricație pentru un obiectiv F1,2 compact.
 
Depășirea acestei probleme a presupus multe noi provocări.

Una a fost păstrarea dimensiunilor reduse ale elementului obiectivului frontal, deși obiectivul este F1,2, prin adoptarea mai multor obiective XA (asferice extreme), o tehnologie unică Sony. Aceasta a evitat creșterea dimensiunilor obiectivului frontal și ne-a permis să compensăm aberațiile care apar la obiectivele cu diametru mai mare.

Pentru a elimina aberațiile, a fost adoptat un sistem mobil de focalizare, acționat independent, format din două grupuri de focalizare, pentru compensarea optimă a aberațiilor pe întreaga plajă focală, inclusiv la distanță de focalizare minimă.

Unitatea de focalizare adoptă motorul liniar XD (dinamic extrem), brevetat de Sony, cu combinația sa de putere ridicată și zgomot redus. Patru dintre aceste unități cu acționare directă compacte, cu control de precizie, permit includerea mai multor elemente în design, ceea ce oferă o compensare superioară a aberațiilor.

Rezultatul este un obiectiv cu rezoluție la nivel G Master, care fructifică viteza maximă, precizia și performanța de urmărire din focalizarea automată a camerei, într-un corp de obiectiv cu lungime de doar 108 mm și greutate de doar 778 g, identice cu actualul obiectiv Planar. Ne mândrim cu realizarea unui obiectiv F1,2 unic, care sperăm că va fi prețuit de către profesioniști și amatori pasionați, deopotrivă.

O pasiune pentru design optic
Rezoluție uimitoare, până la nivelul F1,2

Kikuchi: Pentru a obține o performanță optică înaltă într-un factor de formă redus al obiectivului F1,2, au fost adoptate obiectivele XA brevetate de Sony și au fost folosite tehnologii de simulare pentru rezoluție, efect bokeh și aberație cromatică.
 
În esență, creșterea performanței optice privește modul de reducere a aberațiilor.

De obicei, obiectivele de 50 mm au utilizat o dispunere tip Gauss. Dispunerea Gauss distribuie simetric grupurile de elemente ale obiectivului de fiecare parte a diafragmei centrale, ceea ce cauzează anularea reciprocă a aberațiilor. Aceasta este adecvată în special pentru unghiul de vizualizare de 50 mm, astfel că majoritatea obiectivelor de 50 mm din trecut au folosit această dispunere.

Totuși, structura simetrică prin ea însăși compensează doar distorsiunea și curbura aberațiilor câmpului și nu compensează eficient, de exemplu, aberația sferică sau petele albe sagitale. Pe scurt, acest design al sistemului optic nu ne-ar fi permis să obținem performanța ridicată de compensare a aberațiilor pe care ne-o doream.

După cum utilizatorii experimentați știu, nu este posibil să se obțină o putere de rezoluție ridicată în întreaga imagine fără o compensare suficientă a aberației. Sursele de lumină punctiforme precum stelele de pe cer ar trebui să fie focalizate în puncte oriunde apar în imagine, dar aberațiile insuficient compensate le pot face să apară precum siluete de păsări sau să manifeste o răspândire a culorilor. Pentru a contracara acest lucru, utilizatorul poate reduce treptele diafragmei, dar aceasta ar anula rațiunea utilizării obiectivului cu diafragmă mare.

Scopul nostru a fost atingerea unui nivel de performanță optică în care se poate realiza comod fotografierea la diafragmă maximă. Pentru aceasta, dispunerea sistemului nostru optic „încalcă” parțial designul simetric și elimină complet aberațiile dificil de eliminat cu un design de obiectiv simetric.

În mod normal, pentru a corecta aberația sferică și petele albe sagitale, obiectivele simetrice tind să aibă elemente frontale mai mari și să fie formate din multe elemente.

Noua dispunere a sistemului nostru optic folosește doar trei obiective XA (asferice extreme), evită creșterea diametrului elementului frontal și menține numărul de elemente la minimum, având dimensiuni compacte. 

O ilustrație care prezintă configurația obiectivului
Diagramă de configurație a obiectivelor

[1] Obiectiv asferic extrem (obiectiv XA) 

Fiind asferic, curbura suprafeței obiectivului XA nu este constantă, ci se modifică din centru spre marginea elementului. Formele celor trei elemente de obiectiv XA folosite au fost optimizate prin câteva iterații, utilizând tehnologia optică brevetată de Sony.
 
După cum știți, precizia pe suprafață a obiectivelor XA folosite în seria G Master este reglată la nivel de submicron. Diafragma F1,2 mare și diametrul elementului exterior al obiectivului au impus o creștere substanțială în fiecare etapă a procesului de fabricație a celor trei obiective XA pentru a atinge precizia pe suprafață necesară. A fost cel mai mare obstacol de fabricație. Dar integrarea proceselor de design și de fabricație s-a îmbunătățit, iar abordarea directă a provocărilor tehnologice ne-a ajutat să obținem un diametru mare și o precizie înaltă.

În particular, cel de-al doilea obiectiv XA poziționat din față în diagrama de configurație a obiectivelor de mai sus contribuie semnificativ la reducerea numărului de elemente necesare în ansamblul frontal, precum și a dimensiunilor și a greutății. Utilizarea, în această poziție, a unui obiectiv asferic cu diametru mare, cu precizia pe care o poate atinge doar Sony, a fost un mare avantaj care susține întregul design optic al obiectivului F1,2 compact.

Tehnologia de simulare a aberației cromatice, brevetată de Sony a fost utilizată pentru a optimiza combinația de materiale de sticlă, reducând dramatic aberațiile cromatice și răspândirea culorilor și atingând rezoluție și contrast înalte în ciuda diafragmei mari, ceea ce este specific seriei G Master.

Când un inginer optician privește o diagramă de configurație a obiectivelor, se gândește uneori „acest element nu contribuie la corectarea aberațiilor” (râde). Ca inginer, scopul meu este atingerea celei mai eficiente corecții a aberației cu cel mai mic număr de elemente de obiectiv, cu alte cuvinte, să caut soluții care asigură un caracter compact obiectivului și mențin performanța optică. După cum vedeți în diagrama de configurație pentru obiectivul FE de 50 mm la F1,2 GM, designul nu face compromisuri, curbura elementelor obiectivului având un rol în corecția aberațiilor. Sper ca creatorii să se bucure de caracterul compact și de performanța optică, asigurată de designul de vârf al sistemului optic.

Obiectivele Sony XA (asferice extreme) unice
Responsabilul pentru designul sistemului optic dă explicații în timp ce ține în mână obiectivul XA
O ilustrație care prezintă diagramele MFT
Grafic MTF

[1] Contrast (%) [2] Distanța de la centrul optic al obiectivului (mm)   [3] Diafragmă maximă  [4] Diafragmă F8  [5] Frecvență spațială   [6] 10 perechi de linii/mm   [7] 30 de perechi de linii/mm  [8] Valori radiale  [9] Valori tangențiale

Obiectivul F1,2 G Master asigură un efect bokeh uimitor de cursiv și de bogat

Kikuchi: Obiectivele F1,2 sunt cunoscute pentru efectul bokeh bogat, dar acest obiectiv are un efect bokeh ideal, uniform și omogen, propriu seriei G Master. În special pentru portrete, efectul bokeh joacă un rol foarte important pentru a scoate în evidență subiectul. Efectul bokeh este foarte sensibil, foarte dificil de reprodus, dar am știut că era necesar să îl nimerim, pentru a ne ridica la nivelul așteptărilor clienților în privința unui obiectiv F1,2 G Master.
 
Din primele etape de design, am realizat simulări și reglaje repetate ale efectului bokeh, pentru a discerne nivelul ideal de aberație sferică, ceea ce ne permite să optimizăm efectul bokeh și rezoluția fără a le compromite.

În plus, în etapa de fabricare, spațierea elementelor este ajustată la fiecare obiectiv, pentru controlul fin al aberației sferice, atingându-se echilibrul dificil între efectul bokeh de fundal și de prim-plan, pentru un efect neutru superb per total.

Am vorbit despre rezoluție la fabricarea obiectivelor XA, dar gestionarea preciziei la suprafață la nivel de submicron elimină și efectul „circular” sau de formare a unei benzi din efectul bokeh rotund.

Obiective XA: precizie controlată până la 0,01 microni

[1-1] Suprafață convențională a obiectivelor asferice [1-2] Rezultat bokeh nedorit [2-1] Suprafață obiective XA (asferice extreme) [2-2] Rezultat aspectuos al efectului bokeh

O ilustrație care compară neregularitățile suprafețelor obiectivelor obișnuite și XA, cu diferențele rezultate ale efectului bokeh "circular"
Responsabilul pentru designul sistemului mecanic ține în mână obiectivul FE de 50 mm la F1,2 în timp ce dă explicații

Responsabilul de design mecanic/Yuichiro Takata

Takata: Efectul bokeh superb se datorează și diafragmei circulare cu 11 lame. Unitatea diafragmei a fost proiectată cu formă aproape circulară, chiar și la două trepte de deschiderea completă.
 
Deoarece F1,2 este o diafragmă mare, într-un design convențional, lamele ar fi și ele mari. Iar când diafragma este deschisă, lamele mari trebuie scoase din calea sistemului optic, dincolo de diametrul efectiv, ceea ce crește diametrul exterior al obiectivului. Pentru ca dimensiunile unității diafragmei să rămână reduse, am reproiectat totul de la zero, de la forma lamelor până la componentele mecanismului de acționare.

Unitatea diafragmei este extrem de importantă pentru stabilirea valorii și expunerii diafragmei. Reducerea dimensiunilor componentelor impune o precizie mai mare la fabricarea acestora, precum și la asamblare. Prin reexaminarea atentă a proceselor de fabricare și asamblare, am reușit să obținem atât miniaturizare, cât și precizie.

Responsabilul pentru designul sistemului mecanic ține în mână unitățile de diafragme în timp ce dă explicații
Unitate de diafragmă
O vedere frontală cu obiectivul FE de 50 mm la F1,2 cu diafragma închisă cu câteva trepte
Formă Circulară menținută chiar și cu 2 trepte mai jos
Unități de acționare liniare: cheia miniaturizării

Takata: Pentru performanță optică înaltă cu focalizare automată, era vital ca echipele de control al sistemului mecanic și software să colaboreze strâns.

După cum am explicat, menținerea înaltei performanțe în intervalul de focalizare a necesitat două grupuri de focalizare compuse din mai multe elemente. Iar diametrul mare al obiectivului F1,2 a crescut inevitabil greutatea grupurilor de focalizare. Greutatea crescută ridică probleme serioase pentru viteza de focalizare, plus zgomot și vibrații crescute când funcționează unitatea.

Întrebarea era cum se menține nivelul ideal de rezoluție și efectul bokeh fără sacrificarea vitezei de focalizare automată. Soluția pentru acest obiectiv constă în adoptarea motoarelor liniare XD cu acționare directă, brevetate de Sony, ca unități de acționare.

Designul sistemului mecanic
Focalizare automată cu viteză mare, extrem de exactă, chiar și la F1,2

Takata: Cea mai mare provocare pentru o focalizare automată performantă pe obiectivul F1,2 a fost obținerea preciziei extrem de înalte a focalizării necesare pentru câmpul vizual cu profunzime redusă.

Chiar și cu diafragma maximă de F1,2, nu se poate spune că un obiectiv este „ușor de utilizat” dacă nu oferă focalizare automată precisă și performanță de urmărire. Dar acest lucru este foarte dificil de obținut. Acest obiectiv încorporează tehnologii și tehnici pentru o performanță exactă de focalizare automată cu viteză mare, chiar și cu un câmp vizual la F1,2. Patru funcții contribuie semnificativ: structura mobilă de focalizare; motoarele liniare XD; cei patru senzori de focalizare; și echilibrul optimizat al centrelor de gravitație ale celor două grupuri de obiective.

Structura mobilă de focalizare nu îmbunătățește doar performanța optică; divizarea grupului de focalizare reduce și greutatea fiecărui grup, ajutând la obținerea unei unități de focalizare automată rapidă și precisă.

Pe de altă parte, precizia focalizării este vitală pentru o performanță de rezoluție completă la F1,2, iar aceasta necesită mișcarea sincronizată precis a celor două grupuri de focalizare, relativ mari și grele. Aceasta s-a realizat cu motoarele liniare XD brevetate de Sony, care au putere ridicată, în ciuda dimensiunilor reduse.

Nu există deloc marjă de eroare pentru câmpul vizual de F1,2, astfel că sunt folosiți patru senzori de poziție pentru a urmări grupurile de focalizare, pentru a le cunoaște exact poziția în permanență.

În sfârșit, pentru a implementa mai eficient și fără pierderi puterea motoarelor liniare XD și a echilibra mai ușor respectivele centre de gravitație ale grupurilor de focalizare, un grup optic fix este introdus între cele două grupuri de focalizare. Aceasta aliniază punctul de acționare al motoarelor cu centrul de gravitație al fiecărui grup, maximizând eficiența de transmisie a puterii și eliminând pierderile, ceea ce contribuie la obținerea unei unități cu focalizare automată rapidă, precisă și silențioasă. 

Responsabilul de control al unităților de acționare și obiectivul FE de 50 mm la F1,2

Responsabilul de control al unităților de acționare/Yuki Mizuno

Mizuno: Permiteți-mi să adaug alte informații despre unitatea de focalizare.
 
În primul rând, acest obiectiv utilizează patru motoare liniare XD cu acționare directă, câte două motoare fiind alocate fiecăruia dintre cele două grupuri de obiective de focalizare.

Fiecare motor a fost conceput pe baza datelor tehnologiei de simulare brevetate de Sony. Progresele tehnologiei de simulare permit dezvoltarea unor motoare foarte eficiente, cu putere suficientă în ciuda dimensiunilor reduse și cu fiabilitate ridicată în diverse medii dificile. Capacitatea de design al motoarelor cu specificații și dimensiuni optime pentru obiectiv a contribuit la caracterul compact, fără compromisuri legate de performanță.

Unitățile de acționare rotative sunt folosite pentru grupurile de focalizare grele, dar angrenajele care convertesc mișcarea rotativă în mișcare liniară cauzează pierderi de putere. În plus, numeroasele piese mecanice pot crea zgomot și vibrații.

Aceasta nu se potrivea cu obiectivul F1,2 dorit, astfel că am hotărât să folosim motoare mici și puternice pentru acționarea directă și liniară a grupurilor de focalizare, adoptând motoare liniare XD cu viteză mare și zgomot și vibrații scăzute.

Totuși, deoarece motoarele liniare nu au mecanism de reducere a vitezei, pentru focalizare automată rapidă și precisă, este necesar un control extrem de rapid.

Cei patru senzori menționați anterior detectează exact pozițiile grupurilor de focalizare și oferă date poziționale sistemului de control într-un ciclu ultrarapid care amplifică gradul de răspuns. Aceasta utilizează tehnologia de simulare a controlului brevetată de Sony. Multe modele de mișcare și de oprire a obiectivului au fost simulate repetat, testate pe hardware efectiv și analizate. În sfârșit, mișcarea cursivă a unității de acționare a fost reglată optim pentru obiectiv, de la accelerare la frânare.

Acest control fin reduce vibrațiile și zgomotul unității atât de mult, încât ne putem întreba dacă obiectivul chiar se mișcă. Motoarele liniare XD sunt controlate de software pentru viteză și răspuns maxime ale focalizării automate, ceea ce ne permite să creăm un obiectiv compact cu performanță optică superbă.

Un obiectiv născut din viziunea Sony clară asupra camerelor viitorului

Kikuchi: Aș dori să discut despre modul în care acest obiectiv F1,2 folosește funcțiile corpului camerei. Sony dezvoltă toate componentele esențiale la nivelul dispozitivului, inclusiv senzorul de imagine, astfel încât camerele și obiectivele sunt dezvoltate în cadrul companiei ca sistem total. Când dezvoltăm obiective interschimbabile, anticipăm și progresele în ceea ce privește corpul, pentru a ne asigura că obiectivele vor putea fructifica performanța maximă a corpurilor viitoare.

Desigur, acest obiectiv este ideal pentru utilizare cu noul α1, anunțat în ianuarie 2021, cu fotografiere continuă la 30 cps, 8K și înregistrare de filme la înaltă rezoluție 4K120p. Dar am încercat să anticipăm și tendințele viitoare privind corpul camerelor. Scopul nostru este să urmărim proiectele care să ofere performanțe maxime nu numai acum, ci și în viitor.

Fiabilitate și ușurință în utilizare
Operabilitate fără compromisuri

Takata: Am dezvoltat acest obiectiv fără compromisuri privind operabilitatea, pentru a putea fi folosit în situații profesionale.
 
De exemplu, în ciuda carcasei compacte, butoanele de menținere a focalizării sunt amplasate pe părțile superioară și laterală ale obiectivului, pentru operabilitate identică la fotografierea în poziție orizontală sau la realizarea portretelor în poziție verticală.

Mizuno: Am conceput obiectivul F1,2 cu gândul și la focalizarea manuală, acordând atenție poziționării inelului de focalizare, cuplului acestuia și senzației la rotire. Obiectivul are focalizare manuală cu răspuns liniar, care răspunde direct și liniar rotirii inelului de focalizare pentru a asigura reglare precisă, reacționând chiar și la micile mișcări ale inelului de focalizare. Nevoia preciziei de poziționare este ridicată la F1,2, dar am dezvoltat obiectivul care o satisface.

Suficient de robust pentru utilizare în medii profesionale

Kikuchi: Obiectivul este bine etanșat contra murdăriei, prafului și stropirii cu apă, iar designul rezistent la apă și la umezeală oferă o siguranță sporită utilizatorilor.
 
Obiectivul frontal are un strat de acoperire cu fluor pentru rezistență la murdărie și permite ștergerea ușoară a contaminanților sau a amprentelor.

Mizuno: Am luat în considerare și variațiile de temperatură a mediului. Proprietățile componentelor mecanice și electrice, cum ar fi puterea unităților de acționare, variază în funcție de mediu și de temperatură. Obiectivul conține software care optimizează constant performanța prin calculul autonom al diverșilor parametri de control pentru a păstra precizia chiar și în condiții extreme.

Drept rezultat, creatorii se pot baza pe performanță înaltă la fotografierea în condiții dificile pe teren, cum ar fi temperaturi extrem de ridicate sau de scăzute.

În sfârșit: Un obiectiv F1,2 unic

Kikuchi: Ca designer optic, nu este o exagerare să numesc acest obiectiv culmea seriei G Master, cu rezoluție și efect bokeh absolute. Sper ca clienții noștri să încerce pe cont propriu efectul bokeh superb și înalta rezoluție ale acestui obiectiv F1,2.
 
Deși este F1,2, obiectivul atinge un echilibru superb, fiind compact și având o performanță înaltă, precum și alte aspecte care sunt dificil de comunicat prin simple specificații. Îi încurajez pe creatori să îl încerce pe cont propriu. Obiectivul include întregul spectru de tehnologii Sony, așadar, ca inginer de obiective, m-aș bucura ca utilizatorii să îl folosească în scenarii cât mai diverse.

Mizuno: Este un obiectiv flexibil cu numeroase utilizări, pentru utilizatorii profesioniști și pasionați. Nu a mai existat un obiectiv F1,2 ca acesta. Este extraordinar nu doar pentru portrete și fotografii de nuntă, ci, grație focalizării automate performante, este superb la capturarea momentelor trecătoare și la urmărirea subiecților rapizi în evenimente sportive, de exemplu.

Takata: Acest obiectiv compact F1,2 are performanțe excelente și la înregistrare de filme. Ținut în mână sau pe suport cardanic, focalizarea automată permite urmărirea facilă a subiecților, chiar și la F1,2. Deoarece focalizarea automată și diafragma sunt silențioase, în combinație cu un inel de focalizare manuală precisă, obiectivul este adecvat și pentru videografi. Sper că utilizatorii se vor bucura de noi forme de expresie vizuală pentru filme.

Prin noile modalități de fotografiere, acest obiectiv reprezintă valoarea și potențialul seriei G Master.