Ống kính Canon EF và RF – Tất cả các mô-tơ lấy nét tự động

Công nghệ ống kính Canon

Hệ thống lấy nét tự động

• Việc đưa ống kính lấy nét tự động vào sử dụng đã mang lại nhiều thay đổi cho nhiếp ảnh. Nhờ đó có thể chụp các đối tượng chuyển động nhanh chính xác và đáng tin cậy hơn.
• Kể từ khi ra mắt ống kính lấy nét tự động đầu tiên vào năm 1981, Canon đã liên tục phát triển công nghệ ống kính thông qua nhiều cách tiếp cận khác nhau.
• Canon đã phát triển 7 công nghệ mô-tơ lấy nét tự động được sử dụng trong các ống kính EF, EF-S, RF và RF-S.

Các loại cơ cấu chấp hành lấy nét tự động

• Các thấu kính trong cụm lấy nét tự động luôn di chuyển tuyến tính dọc theo trục quang học.
• Cơ cấu chấp hành lấy nét tự động được chia thành hệ thống truyền động quay và hệ thống truyền động tuyến tính.
  • Hệ thống truyền động quay: chuyển chuyển động quay thành chuyển động trượt tuyến tính.
  • Hệ thống truyền động tuyến tính: thực hiện chuyển động trượt trực tiếp.

So sánh lấy nét tự động của Canon

• Hệ thống truyền động lấy nét tự động USM của Canon bao gồm nhiều họ cơ chế khác nhau.
• Mô-tơ siêu âm dạng vòng là hệ thống lấy nét tự động đầu tiên cho phép ghi đè lấy nét FTM (Full-Time Manual).
• Các bộ truyền động lấy nét tự động mới nhất hỗ trợ focus-by-wire, nghĩa là vòng lấy nét tay trên thân ống kính không được nối cơ học với nhóm lấy nét mà được điều khiển điện tử.

Arc Form Drive (AFD)

• Được sử dụng từ năm 1987 đến 1990 và là mô-tơ lấy nét tự động đầu tiên được dùng trên ống kính EF.
• AFD bao gồm bộ truyền bánh răng và cơ cấu truyền động cho phép chuyển đổi giữa lấy nét tay và lấy nét tự động.
• Các ống kính AFD gây tiếng ồn lớn khi hoạt động và có thời gian phản hồi chậm, nhưng vẫn mang lại hiệu năng lấy nét tự động đáng tin cậy.

Mô-tơ siêu âm dạng vòng (USM)

• Được sử dụng từ năm 1987 đến nay; khác với mô-tơ truyền thống, mô-tơ siêu âm dùng hiệu ứng áp điện và ma sát thay vì từ trường.
• USM dạng vòng mang lại tốc độ cực cao, hoạt động im lặng và mô-men xoắn lớn để di chuyển các thấu kính lấy nét kích thước lớn.
• Mô-tơ này không bị ảnh hưởng bởi trường điện từ, nhưng cần nguồn điện và mạch điều khiển phức tạp.

Mô-tơ vi mô DC

• Được sử dụng từ năm 1990 đến 2012 và dùng mô-tơ điện một chiều cỡ siêu nhỏ để điều khiển lấy nét tự động.
• Mô-tơ này chủ yếu được dùng trên các ống kính lấy nét tự động dành cho người mới bắt đầu, có độ ồn cao và mô-men xoắn hạn chế.

Micro USM và Micro USM II

• Được sử dụng từ năm 1992 đến 2016; đây là các mô-tơ siêu âm cỡ siêu nhỏ dùng phần tử gốm áp điện để tạo rung động.
• Micro USM II được thiết kế chỉ bằng một nửa kích thước của phiên bản gốc.

Bản tóm tắt này giải thích các công nghệ lấy nét tự động khác nhau của Canon và quá trình phát triển của chúng, đồng thời đề cập đến đặc điểm cùng ưu và nhược điểm của từng công nghệ.

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Trước đây tôi từng phải lấy nét thủ công khi chụp ảnh chó. Tiếng ồn của AF Ring USM đời đầu làm con chó phát điên và nó thường chạy vụt ra khỏi phòng

  • Tôi từng tự hỏi liệu việc chĩa máy ảnh vào con chó có tác động tâm lý gì không, nhưng ngay cả khi trốn sau rèm và dùng mô-tơ AF thì nó vẫn chạy khỏi phòng
  • Sau này mô-tơ AF USM trở nên yên tĩnh hơn, và con chó cũng thoải mái hơn với việc bị chụp ảnh

• Đây là một website thật sự rất tuyệt

  • Trong bài khác của cùng tác giả, có bàn về câu hỏi mang tính thuật toán về cách thân máy sử dụng mô-tơ khi nhấn nút "focus"
  • Tôi không tìm được bài nào nói về cách thân máy quyết định đối tượng mà nó muốn nhắm tới. Có lẽ trong đó có công nghệ liên quan đến machine learning để nhận diện khuôn mặt người hoặc chim

• Với một người dùng Canon từ giữa thập niên 80 như tôi, đây là bài đọc rất thú vị

  • Có rất nhiều bài viết về công nghệ ống kính Canon

• Công trình này thật sự rất thú vị

  • Tôi từng khó chịu vì không có cách nào điều khiển trực tiếp mô-tơ lấy nét khi quay video
  • Người quay video vẫn phải dán vòng răng lên ống kính rồi gắn cơ cấu follow focus cơ học bên ngoài
  • Có vẻ như các hãng không cung cấp điều khiển trực tiếp để bảo vệ dòng ống kính "cinema" của họ. Các ống kính thủ công đang được bán với giá hàng nghìn đô la
  • Tôi đã xem qua SDK điều khiển máy ảnh Canon, nhưng tính năng điều khiển lấy nét bị thiếu trên mọi dòng trừ hai mẫu camera PTZ

• @ExAr - đúng là một kho tàng thông tin, cảm ơn vì công sức của bạn

  • Tôi tò mò không biết bạn có viết blog về cách làm các đồ họa này không. Ví dụ, hình ảnh kính ngắm này cực kỳ ấn tượng
  • Tôi muốn biết bạn mô phỏng các tia sáng và con mắt như thế nào

• Tôi luôn muốn biết các hệ thống lấy nét tự động khác nhau hoạt động ra sao. Trang này thật đáng kinh ngạc

  • Ước gì cũng có một trang về hệ thống lấy nét tự động của Nikon
  • Vẫn còn một vài ống kính không có mô-tơ AF. Mô-tơ nằm trong thân máy, và một con vít nhỏ ở ngàm ống kính truyền chuyển động quay của mô-tơ tới bộ phận lấy nét tự động trong ống kính. Nhưng nó rất chậm và ồn

• Bài viết tuyệt vời, cảm ơn

  • Tôi có một câu hỏi. Ống kính EF 400mm f2.8 (thế hệ 2) lấy nét rất nhanh trên chiếc 7Dmk2 cũ, nhưng lại không như vậy trên chiếc R6Mk2 mới hơn. Các ống kính khác thì ngược lại. Tôi thắc mắc vì sao chuyện này xảy ra
  • Tôi từng nghe nói các thân máy 7D và 1D cũ gửi nhiều điện hơn tới mô-tơ AF, nhưng chưa xác minh được điều đó ở đâu cả

• Driver áp điện này thật sự rất ngầu

  • Có video cho thấy cơ chế hoạt động
  • Cũng có video cho thấy mô-tơ chạy ở tốc độ tối đa

• Tất cả các loại mô-tơ này đều là open-loop. Không thể ra lệnh chính xác cho một trạng thái cụ thể

  • Ví dụ, nếu gửi tín hiệu cho ống kính lấy nét ở 3m, thì lần sau khi lấy nét ở 3m có thể nó sẽ không ở đúng cùng một trạng thái như trước
  • Vì vậy việc hiệu chuẩn máy ảnh có thể khá khó, và sau khi hiệu chuẩn thì tốt nhất là đừng đụng vào máy nữa

• Website này thật đáng kinh ngạc. Ban đầu tôi còn tưởng đây là nội dung do chính Canon làm ra

  • Có biểu đồ so sánh cho thấy mọi kiểu truyền động lấy nét tự động đã được dùng trên các ống kính Canon EF, EF-S, RF và RF-S
  • Thiếu nhắc tới EF-M, dòng máy ảnh mirrorless ống kính rời của Canon
  • Tiếng ồn siêu âm con người không nghe được, nhưng micro nhạy có thể thu lại nên có thể gây vấn đề khi quay video
  • Tôi đã dùng nhiều ống kính Ring USM và có thể nghe tiếng khi chúng lấy nét. Nó giống như tiếng white noise nhẹ
  • Các kiểu truyền động AF mới hơn như stepper motor, Nano USM và voice coil motor đều dùng focus-by-wire
  • Bản thân tôi không phản đối focus-by-wire, nhưng cách triển khai chưa tốt. Khi dùng nhiều ống kính EF-M (đều là STM) và RF (một số STM, một số Nano USM), tôi thấy phản hồi của mô-tơ chậm hơn đáng kể so với việc người dùng xoay vòng lấy nét, và có thể nhận ra độ chia bậc của các bước lấy nét
  • Ngược lại, full-time manual (FTM) trên EF Ring USM đời cũ lại khá tốt. Không cần nhiều lực, phản hồi hoàn toàn không có độ trễ, xoay tay thì hoàn toàn analog và không có các bước rời rạc. Thật tiếc là các ống kính mới không dùng thiết kế này nữa
  • Tôi muốn cách viết như Canon EF 15mm F2.8 Fisheye được đổi thành "f/2.8". Ngay cả trên trang chính thức của Canon họ cũng viết vậy
  • Vì f thực ra là biến in nghiêng viết thường biểu thị tiêu cự, còn / nghĩa là phép chia. Kích thước khẩu độ là (15 mm / 2.8) = 5.4 mm, tức là đường kính thực của lỗ mà ánh sáng đi qua. Khẩu độ tuyệt đối là 5.4 mm, còn khẩu độ tương đối là f/2.8