電子設計師(左):Taiki Honma
機構設計師(右):Kunihiko Sasaki
縮小化設計的過程
Canon 在一開始開發這些鏡頭時,首先考慮的是最合適的光學設計。鏡頭光學系統可分成兩種:「固定長度」和「變焦長度」。後者透過改變鏡頭的整體長度來對焦。由於這種設計可以利用無反相機的短後焦特性,在縮小方面極具優勢。然而這種設計在靈活性和方便性上需要作出讓步,這在 EF 時代的鏡頭中很常見。
儘管有所保留,Canon 認為用家可能願意在一定程度上犧牲方便性,以換取更好的質素和更廣泛的攝影表達潛力。Canon 希望這能鼓勵現有的客戶採用新的 EOS R 系統。
F4 與 F2.8 型號
我們實際上考慮過為 F4 鏡頭採用固定長度設計。這樣即可以與 F2.8 設計區分開來,又可以相容增距鏡。然而,我們很快發現這會使 F4 鏡頭對於大部分用家來說過於笨重。由於 F4 鏡頭的基本結構比 F2.8 鏡頭小,因此我們選擇充分利用這個優勢,為 F4 鏡頭採用與 F2.8 鏡頭相同的光學結構,並設計得儘可能小。
不支援增距鏡
在RF 系列的新設計上,我們面臨了一些困境。我們希望能够滿足用家對 EOS R 系統的未來潛力的期待,但我們也知道現有用家可能希望鏡頭與增距鏡相容。不幸的是,當我們嘗試模擬支援增距鏡的新鏡頭設計時,發現鏡頭在廣角的整體長度並沒有大幅縮短。因此結果鏡頭並不像我們預期中小巧,尤其是與 EF 時代的鏡頭相比。
儘管 EF70-200mm f/2.8L IS III USM 的評價良好,但一些用家抱怨它過於笨重。為了最大程度活用可換鏡系統的優勢,在設計 RF70-200mm f/2.8L IS USM 時,我們作出了艱難的決定,就是摒棄增距鏡相容。這樣我們就能大幅縮短整體長度——與 EF 鏡頭相比,其縮短了約 25%。
當我首次看到 F2.8 鏡頭樣板時,它小巧得令我驚訝。但 F4 鏡頭同樣令人印象深刻。它已縮小至與標準 F4 變焦鏡頭相似的尺寸。
調整變焦鏡頭整體長度需要更大的扭轉力,因為結構需要向外和向內移動鏡頭元件。變焦環會變得更難轉動。我們下了很多功夫才得以確保變焦環輕便並容易轉動。總之在設計這些鏡頭時,我們必須解決多個關於縮小和增距鏡相容性的困難問題。
減輕重量
鏡頭輕便自然很重要,但我認為在鏡頭和相機機身之間良好的重量平衡亦同樣重要。在縮小 RF 鏡頭的同時,Canon 也在努力讓 EOS R 相機變得更小更輕。
我們考慮到鏡頭安裝到 EOS R5 和 R6 等相機上時的平衡和尺寸影響。我認為這會減輕長時間攜帶相機的攝影師負擔。我歡迎新 EOS 系統的用家反饋意見。
光學設計
F2.8 和 F4 鏡頭基於相同的技術。我想更詳細地討論這些鏡頭的光學設計。以前 70-200mm 範圍的變焦鏡頭使用固定長度型設計。然而,Canon 在 RF 鏡頭系列採用了新光學系統——一種稱為「多組變焦」的方法,每個鏡頭組的功能不再受限於舊有變焦倍率、對焦和像差修正。
這些鏡頭是首批採用驅動馬達控制浮動組的鏡頭。浮動組主要用於消除像差。我們的目標是透過馬達控制浮動組改善鏡頭的基本性能,這樣不論任何變焦位置或對焦距離,鏡頭都能捕捉高質素且像差最小的影像。
使用電子浮動系統還有助於縮短最小對焦距離——即從 f/2.8 EF 鏡頭的 1.2m 縮短至 f/2.8 RF 鏡頭的 0.7m。雖然大可設計一款在廣角時能夠靠近主體的鏡頭,但用家亦希望在長焦端也能如此操作!
因此,f/4 鏡頭的最小對焦距離已減少至 60cm。我認為使用這款縮小版的 70-200mm 鏡頭拍攝已經足夠接近主體,令人躍躍欲試。
自動對焦(AF)性能
在開發電子浮動系統時,我們面臨了一些困難。例如,如果由於馬達控制而導致位置調整時出現延遲,可能會造成顯著的像差和不準確的對焦。我們用了不同的方式修改控制系統,以防發生這種情況,但一舉成功顯然非常困難。
實際上,我們在實際現場測試首個樣板時遇到不少問題。當時相機難以對焦,經過大量的調整和多次在深夜討論後,我們才終於改善了性能,達到令人滿意的成像效果。
設計一個能夠調整焦距鏡頭組,並在對焦主體的同時控制浮動組的控制系統是極具挑戰性的。
良好的自動對焦系統需要迅速調整相機鏡頭,並在瞬間對焦到主體。然而在新的鏡頭設計中,不僅必須同時控制兩個不同的鏡頭組的位置,而且還需要微米級的精度。Canon 新控制系統不僅能準確計算最終停止位置;還能在每個瞬間及時調整和補償兩個鏡頭的位置,以避免任何偏差。
如果未能保持精確定位,對焦過程中可能會產生像差,移動的主題體會無法保持清晰。經過大量努力和反復試驗,我們最終成功生產出能夠完美快速地對焦主體的鏡頭。
這是攝影師長期以來期待的結果——一款能夠對焦移動主體,並捕捉與靜態主體一樣高質素影像的相機。
可靠性
如前所述,我們的變焦鏡頭會隨著對焦調整而改變整體長度。當然,前端可伸縮的變焦鏡頭可能會出現問題,在對焦過程中,鏡頭的尖端可能會意外碰到其他物體。
因此我們決定在 F4 鏡頭的鏡筒加上六個凸輪跟隨器(固定可移動鏡筒的部件),而在 F2.8 鏡頭上加上十二個凸輪跟隨器。兩者都是固定鏡筒的凸輪跟隨器正常數量的兩倍。經過多次內部測試,我們終於可以自豪地將這些鏡頭命名為「真正的 Canon 70-200mm 鏡頭」。
高品質影像
這些鏡頭大幅改善了影像質素。我們不僅抑制了影像中心的球面像差,周邊影像的質素也透過抑制色差和影像曲率得到改善。就如之前所說,這全賴於電子浮動系統。然而,選擇變焦長度的光學設計也消除了廣角設定下對不合理長焦距的需求,因此可有更自然的設計。
RF70-200mm f/2.8L IS USM 在逆光情況抗也能非常有效地避免欠曝。例如,在拍攝接近的火車時,儘管火車的前燈會造成光線困境,相機仍能清晰地拍攝整個火車。新的玻璃塗膜和複雜的模擬技術的發展是此功能得以開發的一大功臣。
多年來月,其他光學元件也在不斷演變。例如 RF70-200mm f/2.8L IS USM 是首款搭載非球面 UD 鏡片的 Canon 相機。雖然很難解釋其技術原因,但這有助於縮短幾毫米的鏡頭整體長度。此外,鏡頭元件的數量也相對減少,從而大幅降低重量。
影像穩定器 (IS)
RF 系列鏡頭的另一大優勢是支援與相機的機身 IS 協調控制 IS。F4 鏡頭的亮度不如 F2.8 鏡頭。因此在某些情況下,用家可能需要降低快門速度。例如在夜間手持拍攝時,慢速快門可能會對照片質素產生負面影響。
然而協調控制 IS 可以修正相機抖動模糊,相當於快門速度提高多達 7.5 檔,讓手持攝影變得更實用。這些和其他創新技術令 RF 系列鏡頭在理念上遙遙領先了 EF 時代。我預計 Canon 鏡頭用家在選擇 RF 系列鏡頭時需要考慮以上的新因素。
對用家的寄語
Canon 的 70-200mm 鏡頭已經獲得良好的聲譽。在推出一條主要的新產品線時,商家可能會傾向於保持現狀,以避免遭受批評。Canon 其中一個最值得稱讚的地方,就是以大膽的創新精神開發產品,並有嘗試新方法的勇氣。
當然,改變任何基本產品概念都有利有弊,但我們認為這款鏡頭可以擴大用家的攝影表達範圍。我們打算將客戶意見反饋納入未來的產品開發中,因此希望用家能告訴我們他們的使用體驗。
RF 鏡頭開發者之間有一種不言而喻的共識,即 RF 鏡頭的開發不能單靠在 EF 時代汲取的經驗。我們每天都在努力嘗試在每款開發的鏡頭中融入新的或不同的元素。現在的 70-200mm 鏡頭就是很好的例子:我相信客戶會驚艷於它的小巧和易用性。這點在沒有 RF 設計的情況下幾乎是不可能的。