Formgivningsvisjon blir virkelighet

Et intervju med utviklingsavdelingen bak FE 50mm F1.2 G Master

Lederen av optisk formgivning forklarer og holder XA-objektivet
Lidenskap for optisk formgivning
Lederen for mekanisk formgivning holder de lineære XD-motorene og forklarer
Autofokus og mekanisk form
Bilde av et kamera som holdes vertikalt, med FE 50mm F1.2 GM-objektivet montert
Pålitelig og brukervennlig
Utviklingskonsept

Å skape et virkelig brukervennlig F1.2-objektiv

Produktleder og leder for optisk formgivning / Atsuo Kikuchi

Lederen for optisk formgivning holder FE 50mm F1.2-objektivet og forklarer

– Hva var noen av målene dine når du utviklet det første F1.2-objektivet til Sony? 

Kikuchi: Vi har lansert mange primeobjektiver med stor blenderåpning på markedet, men vi visste at kunder over hele verden ønsket seg et raskere objektiv med stor blenderåpning. Det mest etterspurte var et 50 mm «standard» F1.2 G Master-objektiv.
 
Da vi utviklet et F1.2-objektiv med stor blenderåpning, visste vi at vi måtte opprettholde G Master-seriens høye nivåer av oppløsning og bokeh, og samtidig sørge for at objektivet var brukervennlig. Hvis vi prioriterte størrelsen på blenderåpningen og objektivet ble for stort og tungt, ville vi miste den kompakte og lette kombinasjonen av objektiv og hus, som er den største fordelen med E-typen. Uansett hvor fantastiske de optiske egenskapene er, vil vi ikke tilfredsstille kundene med et objektiv som ikke kan få maksimal ytelse fra de enestående autofokussystemene til kamerahus, eller ikke kan bruke autofokus i det hele tatt.

For å skape det raskeste autofokusobjektivet med F-nummer i historien til Alpha uten å redusere autofokusytelsen, og sikre at objektivet er brukervennlig og bærbart, måtte vi ta i bruk den nyeste teknologien fra Sony. I tillegg til objektivets fantastiske optiske ytelse tror jeg kundene vil bli overrasket over den lette, raske og stillegående autofokusen på det store F1.2-objektivet.

Jeg tror at tilføyelsen av F1.2-objektivet i Alpha-serien vil gi skapere et helt nytt nivå av fotomuligheter. Det er et objektiv som kan brukes av både profesjonelle og amatører i en rekke ulike situasjoner, fra portrett- og bryllupsfotografering til landskapsfotografering og kjappe bilder.

Alpha-serien omfatter allerede Planar T* FE 50mm F1.4 ZA-objektivet. Hvis vi sammenligner FE 50mm F1.2 GM-objektivet med dette, utgjør det faktisk et halvt trinn selv om forskjellen mellom maksimal blenderåpning på F1.4 og F1.2 virker liten. Den ekstra lysinnhentingen til F1.2-objektivet krever en effektiv blenderåpning (diameter) som er ca. 17 % større, eller et nesten 40 % større blenderåpningsområde, og byr på store formgivnings- og produksjonsutfordringer i utviklingen av et kompakt F1.2-objektiv.
 
Arbeidet med å løse dette problemet har gitt mange nye utfordringer.

En av disse var å beholde størrelsen på frontobjektivelementet, til tross for at objektivet er F1.2, ved å bruke flere XA-objektiver, en teknologi som er unik for Sony. Dermed var det ikke behov for å øke frontobjektivstørrelsen, og vi kunne kompensere for aberrasjoner som oppstår i objektiver med større diameter.

For å dempe aberrasjoner brukte vi et uavhengig flytende fokussystem bestående av to fokusgrupper for å oppnå full aberrasjonskompensering over hele fokusrekkevidden, inkludert på minste fokusavstand.

Fokusdriveren bruker den rettighetsbeskyttede lineære XD-motoren fra Sony med en kombinasjon av høy drivkraft og stillegående betjening. Fire av disse kompakte direktedrevne utløserne med presisjonskontroll gjør det mulig å gi fokusgruppen flere elementer med enestående aberrasjonskompensering.

Resultatet er et objektiv med oppløsning på G Master-nivå som gir maksimal hastighet, presisjon og sporingsytelse fra kameraets autofokus, i et objektivhus med en lengde på 108 mm og vekt på 778 g – det samme som gjeldende Planar-objektiv. Vi er stolte over å ha produsert et F1.2-objektiv uten sidestykke som vi håper vil glede både profesjonelle og amatører.

Lidenskap for optisk formgivning
Fantastisk oppløsning helt ned til F1.2

Kikuchi: Vi brukte de rettighetsbeskyttede XA-objektivene fra Sony for å oppnå høy ytelse med liten formfaktor i et F1.2-objektiv, og implementerte simuleringsteknologi for oppløsning, bokeh og kromatisk aberrasjon.
 
Økt optisk ytelse handler i hovedsak om hvordan du reduserer aberrasjon.

Historisk sett har 50 mm objektiver vanligvis hatt et Gauss-oppsett. Gauss-oppsettet har grupper av objektivelementer symmetrisk fordelt på hver side av en blenderåpning i midten, slik at aberrasjoner på hver side utjevner hverandre. Det er spesielt egnet for visningsvinkelen på 50 mm, så de fleste tidligere 50 mm objektiver har hatt dette oppsettet.

Denne symmetriske strukturen kompenserer imidlertid bare for forvrenging og bildekrumningsaberrasjoner, og kompenserer for eksempel ikke effektivt for sfærisk aberrasjon eller sagittalt gjenskinn. Kort sagt ville ikke denne optiske formgivningen ha gjort det mulig å oppnå den høye aberrasjonskompenseringen vi ville oppnå.

Erfarne kamerabrukere vet at det er umulig å oppnå høy oppløsning over hele bildet uten tilstrekkelig aberrasjonskompensering. Lyspunktkilder som stjerner på himmelen skal ideelt sett være fokusert til punkter der de vises i bildet, men utilstrekkelig aberrasjonskompensering kan føre til at de ligner flaksende fugler eller forårsaker fargespredning. Brukere kan blende ned for å motvirke dette, men da forsvinner jo poenget med et objektiv med stor blenderåpning.

Målet vårt med dette objektivet var å gi et nivå av optisk ytelse som gjør det komfortabelt å fotografere med maksimal blenderåpning. Det optiske oppsettet vårt «bryter» delvis opp den symmetriske formen, og demper vriene aberrasjoner med et symmetrisk objektiv.

Vanligvis vil symmetriske objektiver ha store frontelementer og bestå av mange elementer for å korrigere sfærisk aberrasjon og sagittalt gjenskinn.

Vårt nye optiske oppsett bruker bare tre XA-objektiver, unngår å øke diameteren på frontelementet og holder antallet elementer så lavt som mulig, for å oppnå en kompakt totalstørrelse. 

En illustrasjon av objektivkonfigurasjonen
Diagram for objektivkonfigurasjon

[1] Ekstremt asfærisk linse (XA-linse) 

Overflatekurven på XA-objektivet er ikke konstant. Den endrer seg fra midten til kanten på elementet. Formen på de tre XA-objektivelementene i dette objektivet ble alle optimalisert flere ganger ved hjelp av den rettighetsbeskyttede teknologien for optisk simulering fra Sony.
 
Som dere vet, er overflatepresisjonen til XA-objektivene i G Master-serien justert ned til et submikronnivå. Den store F1.2-blenderåpningen og den store utvendige elementdiameteren på dette objektivet krevde betydelig større presisjon i hvert trinn av produksjonen av de tre XA-objektivene som brukes, for å oppnå den nødvendige overflatepresisjonen. Det var den største produksjonsutfordringen vi noensinne har stått ovenfor. Integrering av formgivnings- og produksjonsprosessene forbedret imidlertid hvert trinn, og de nye teknologiske utfordringene hjalp oss med å oppnå både en stor diameter og høy presisjon.

XA-objektivet som er plassert nest forrest i diagrammet for objektivkonfigurasjon ovenfor, har bidratt spesielt mye til å redusere antallet nødvendige objektivelementer i frontenheten samt størrelsen og vekten på denne. Muligheten til å bruke et asfærisk objektiv med stor diameter og en produksjonspresisjon som bare Sony kan oppnå i denne posisjonen, var en enorm fordel som støtter opp under hele den optiske formen til det kompakte F1.2-objektivet.

Den rettighetsbeskyttede simuleringsteknologien for kromatisk aberrasjon fra Sony ble brukt til å optimalisere kombinasjonen av glassmateriale. Dette reduserte kromatisk aberrasjon og fargespredning betraktelig, og gav de høyeste nivåene av oppløsning og kontrast til tross for den store blenderåpningen, i tråd med G Master-benevnelsen.

Når en optisk tekniker ser på et diagram for objektivkonfigurasjon, kan vedkommende noen ganger tenke at et element gir for mye aberrasjonskorrigering (ler). Mitt mål som tekniker er å oppnå mest mulig effektiv aberrasjonskorrigering med færrest mulig objektivelementer – med andre ord å finne løsninger som gir generell objektivkompakthet, samtidig som den optiske ytelsen opprettholdes. Som du ser i konfigurasjonsdiagrammet for FE 50mm F1.2 GM ovenfor, er produktet fritt for sløseri og kompromisser, og kurven til alle objektivelementer er nøye vurdert ut ifra hvordan den bidrar til aberrasjoner. Jeg håper at skapere vil like kombinasjonen av kompakthet og optisk ytelse fra det ultimate innen optisk formgivning.

Unike XA-objektiv fra Sony
Lederen av optisk formgivning forklarer og holder XA-objektivet
En illustrasjon av MFT-diagram
MTF-diagram

[1] Kontrast (%) [2] Avstand fra objektivets optiske senter (mm)[3] Maks blenderåpning [4] F8-blenderåpning [5] Spatial frekvens[6] 10 linjepar / mm [7] 30 linjepar / mm [8] Stråleverdier [9]Tangentialverdier

F1.2 G Master gir slående jevn og dyp bokeh

Kikuchi: F1.2-objektiver er kjent for dyp bokeh, men dette objektivet gir også en ideell, jevn og fyldig bokeh i tråd med G Master-benevnelsen. Bokeh er spesielt viktig i portrettfotografering for å sørge for at motivet blir naturlig fremhevet. Bokeh er en sensuell ting som er vanskelig å konstruere, men vi visste at vi måtte oppnå dette for å oppfylle kundenes forventninger til et F1.2 G Master.
 
Fra de tidligste formgivningsfasene har vi utført gjentatte bokehsimuleringer og -justeringer for å finne det ideelle nivået av sfærisk aberrasjon, og optimalisert bokeh og oppløsning uten at det ene går på bekostning av det andre.

I tillegg blir mellomrommet mellom elementene justert for hvert objektiv under produksjonen for å finjustere sfærisk aberrasjon, og finne den vanskelige balansen mellom bokeh i forgrunnen og bakgrunnen for få en vakker, nøytral effekt i hele bildet.

Tidligere var jeg inne på oppløsning i produksjonen av XA-objektiver, men behandling av overflatepresisjon på submikronnivåer demper også en stripe- eller løkringeffekt i kuleformet bokeh.

XA-objektiver: overflatepresisjon helt ned til et nivå på 0,01 mikron

[1-1] Vanlig asfærisk linseoverflate [1-2] Uønsket bokehresultat [2-1] XA-linseoverflate (ekstremt asfærisk) [2-2] Vakkert bokehresultat

En illustrasjon som sammenligner uregelmessigheter på overflaten til vanlige objektiver og XA-objektiver, og viser ulikhetene i bokeheffekten «løkring»
Lederen for mekanisk formgivning holder FE 50mm F1.2 og forklarer

Leder for mekanisk formgivning / Yuichiro Takata

Takata: Den myke, vakre bokehen er også mulig takket være den runde blenderåpningen med elleve blader. Blenderåpningsenheten ble nylig utviklet for å opprettholde en nesten rund form, selv om den var to trinn fra å være helt åpen.
 
Siden F1.2 er en stor blenderåpning, vil bladene også være store i en tradisjonell formgivning. Når blenderåpningen er åpen, må de store bladene flyttes utenfor den optiske banen og den effektive diameteren, noe som øker den ytre diameteren til selve objektivet. For å holde størrelsen på blenderåpningsenheten liten måtte vi utvikle alt på nytt fra bunnen av, fra formen på bladene til én og én komponent i drivmekanismen.

Blenderåpningsenheten er svært viktig når du skal bestemme blenderåpningsverdi og eksponering. Når enhetskomponentene blir mindre, kreves det høyere presisjon i maskineringen av hver del og monteringen. Etter å ha undersøkt maskinerings- og monteringsprosessen nøye kunne vi oppnå både miniatyrisering og presisjon.

Lederen for mekanisk formgivning holder Iris-enhetene og forklarer
Blenderåpningsenhet
Frontvisning av FE 50mm F1.2 mens blenderåpningen blendes ned noen få trinn
Rund form selv når den blendes ned to trinn
Lineære driverutløsere: nøkkelen til miniatyrisering

Takata: For å oppnå høy optisk ytelse med autofokus var det avgjørende at de som jobber med mekanisk kontroll og programvarekontroll, samarbeidet tett.

Som jeg forklarte tidligere, krever høy ytelse gjennom hele fokusrekkevidden to fokusgrupper bestående av flere elementer. Og den store diameteren til F1.2-objektivet økte vekten på fokusgruppen. Økt fokusgruppevekt gir store utfordringer når det gjelder fokushastighet, samt økt støy og vibrasjon når driveren er i bruk.

Spørsmålet var hvordan vi kunne opprettholde ideelle nivåer av oppløsning og bokeh uten at det gikk på bekostning av autofokushastigheten. Løsningen for dette objektivet var å bruke de rettighetsbeskyttede, direktedrevne lineære XD-motorene fra Sony som utløsere.

Autofokus og mekanisk form
Rask og svært nøyaktig autofokus – selv ved F1.2

Takata: Den største utfordringen med å oppnå autofokus med høy ytelse på F1.2-objektivet var å oppnå den ekstremt høye fokuspresisjonen som kreves for grunn dybdeskarphet.

Selv med maksimal blenderåpning på F1.2 er ikke et objektiv brukervennlig med mindre det gir tilsvarende nivåer av fokuspresisjon og sporing. Dette er teknisk sett svært vanskelig. Dette objektivet omfatter en rekke teknologier og teknikker for å oppnå rask og svært nøyaktig autofokus, selv ved ekstremt grunn dybdeskarphet på F1.2. Følgende fire funksjoner er de viktigste: den flytende fokusstrukturen, de lineære XD-motorene, de fire sensorene for fokusposisjon og den optimaliserte balansen til gravitasjonssentrene i de to fokusobjektivgruppene.

Den flytende fokusstrukturen forbedrer den optiske ytelsen, og oppdelingen i to fokusgrupper reduserer også vekten av hver gruppe, noe som bidrar til rask og nøyaktig autofokus.

På en annen side er svært nøyaktig fokus avgjørende for å oppnå full oppløsning ved F1.2, og dette krever nøyaktig synkronisert bevegelse av de to fokusobjektivgruppene som fortsatt er ganske store og tunge. Dette ble oppnådd med de rettighetsbeskyttede lineære XD-motorene fra Sony som gir høy drivkraft, til tross for den lille størrelsen.

De er ingen feilmarginer med den grunne dybdeskarpheten på F1.2, så fire posisjonssensorer brukes til å spore fokusobjektivgruppene for å sikre at de nøyaktige posisjonene deres er kjent til enhver tid.

For å implementere drivkraften til de lineære XD-motorene mest mulig effektivt og gjøre det enklere å balansere de respektive tyngekraftsentrene til de to fokusgruppene, er det endelig satt inn en fast optisk gruppe mellom de to fokusgruppene. Dette retter drivkraftpunktene på motorene inn mot gravitasjonssentret til hver fokusgruppe, noe som effektiviserer kraftoverføringen og hindrer bortkastet kraftbruk, og bidrar til å oppnå en rask, svært nøyaktig og stillegående autofokusdriver. 

Lederen for utløserkontroll og FE 50mm F1.2

Leder for utløserkontroll / Yuki Mizuno

Mizuno: La meg fortelle litt mer om fokusdriveren.
 
Først og fremst bruker dette objektivet totalt fire direktedrevne lineære XD-motorer, og to motorer er tildelt hver av de to fokusobjektivgruppene.

Hver motor ble utformet basert på data fra den rettighetsbeskyttede motorformgivningssimuleringen til Sony. Fremskritt innen teknologi for motorformgivningssimulering har gjort det mulig å utvikle svært effektive motorer som produserer tilstrekkelig med kraft, til tross for store størrelsesbegrensninger, og som er svært pålitelige i en rekke krevende miljøer. Even til å utvikle motorer med en spesifisering og størrelse som er optimalt tilpasset dette objektivet, bidro til kompakthet som ikke går på bekostning av ytelsen.

Vanligvis brukes roterende utløsere til å drive tunge fokusgrupper, men kameraer og utstyr som konverterer rotasjon til lineær bevegelse, vil føre til et strømbrudd. Mange mekaniske deler kan også forårsake støy og vibrasjoner.

Dette var ikke godt nok for den høye ytelsen vi ville oppnå for F1.2-objektivet, så vi bestemte oss for å bruke små, men kraftige motorer som kan drive fokusgruppene direkte og lineært, og raske lineære XD-motorer som lager lite støy og vibrasjoner.

Siden lineære motorer ikke har en mekanisme for hastighetsreduksjon, kreves det imidlertid ekstremt responsiv kontroll for å oppnå høy hastighet og svært nøyaktig fokus.

De fire sensorene jeg nevnte tidligere, registrerer den nøyaktige posisjonen til fokusgruppene og gir disse posisjonsdataene til kontrollsystemet i en superrask tilbakemeldingssyklus som gjør det mer responsivt. Dette bruker også den rettighetsbeskyttede kontrollsimuleringsteknologien til Sony. Mange mønstre av objektivbevegelse og -stopp ble grundig simulert gjentatte ganger, testet på faktisk maskinvare og analysert. Til slutt ble det gjort justeringer for å gi en jevn, optimal utløserbevegelse for dette objektivet, fra akselerasjon til bremsing.

Denne presisjonskontrollen reduserer driverstøy og -vibrasjon så mye at du knapt merker når objektivet beveger seg. De lineære XD-motorene er programvarestyrte for å gi maksimal autofokushastighet og -respons, og gjorde det mulig for oss å lage et kompakt objektiv med enestående optisk ytelse.

Et objektiv basert på den klare visjonen til Sony for fremtidens kameraer

Kikuchi: Jeg vil også snakke litt om hvordan dette F1.2-objektivet drar nytte av funksjonaliteten til kamerahuset. Sony utvikler alle de viktige komponentene fra enhetsnivået, inkludert bildesensoren, slik at kameraer og objektiver blir utviklet samtidig som et komplett system internt. Når vi utvikler utskiftbare objektiver, tar vi også høyde for fremtidige fremskritt innenfor hus for å sikre at objektivene kan yte maksimalt i fremtidige hus.

Dette objektivet er naturligvis ideelt å bruke med den nye α1 som ble lansert i januar 2021, med kontinuerlig fotografering på 30 bilder/sek, 8K og 4K120p videoopptak med høy oppløsning. Vi har også prøvd å ta høyde for fremtidige trender innen kamerahus. Målet vårt er å skape produktformer som leverer maksimal ytelse både nå og i fremtiden.

Pålitelig og brukervennlig
Kompromissløs betjening

Takata: Vi har utviklet dette objektivet med kompromissløs betjening, slik at det kan brukes av profesjonelle.
 
Til tross for det kompakte huset finnes det justerbare fokusknapper både på toppen og siden av objektivet, slik at betjeningen er lik uansett om du fotograferer i horisontal posisjon eller fotograferer portretter i vertikal posisjon.

Mizuno: Vi utviklet også F1.2 med tanke på manuell fokus, og var spesielt nøye med plasseringen av fokusringen, dreiemomentet og følelsen når den roteres. Objektivet er utstyrt med Linear Response MF som responderer direkte og lineært når fokuseringen roteres for å sikre nøyaktig fokusjustering, og reagerer selv på ørsmå bevegelser av fokusringen. Behovet for nøyaktig posisjonering er stort ved F1.2, men vi utviklet objektivet for å dekke dette behovet.

Robust nok for profesjonelle miljøer

Kikuchi: Objektivet er forseglet for å hindre at skitt, støv og vannsprut trenger inn, og den støv- og fuktbestandige formen gir brukerne ekstra sikkerhet.
 
Frontobjektivet er fluorbelagt for å motstå skitt og gjøre det enkelt å tørke av smuss eller fingeravtrykk.

Mizuno: Vi har også tatt hensyn til miljøer med varierende temperatur. Egenskapene til mekaniske og elektriske komponenter, for eksempel drivkraften til utløserne, varierer avhengig av miljø og temperatur. Objektivet har programvare som hele tiden optimaliserer ytelsen ved å autonomt beregne ulike kontrollparametere, for å opprettholde presisjon i krevende forhold.

Dette garanterer høy ytelse selv ved fotografering i krevende forhold utendørs, for eksempel ekstremt kalde eller varme temperaturer.

Endelig: Et helt unikt F1.2-objektiv

Kikuchi: Som optisk formgiver mener jeg at det er ingen overdrivelse å kalle dette objektivet høydepunktet i G Master-serien med det ypperste innen oppløsning og bokeh. Jeg gleder meg til at kundene våre får se den vakre bokehen og oppløsningen fra dette F1.2-objektivet.
 
Til tross for at det er et F1.2-objektiv, har det en enestående balanse av kompakthet og høy ytelse, samt noen aspekter som er vanskelige å formidle bare ved hjelp av spesifikasjoner. Jeg oppmuntrer skapere til å prøve det selv. Objektivet omfatter hele spekteret av teknologi fra Sony, og som objektivtekniker blir jeg veldig glad av å se at det brukes til å fotografere mange ulike motiver.

Mizuno: Det er et svært fleksibelt objektiv med mange mulige bruksområder for både profesjonelle og amatører. Vi har aldri tidligere sett et F1.2-objektiv som dette. Det er velegnet for portrett- og bryllupsfotografering, og autofokus med høy ytelse gjør det også svært godt egnet til å fotografere flyktige øyeblikk og objekter i rask bevegelse på for eksempel idrettsarrangementer.

Takata: Dette kompakte F1.2-objektivet gir også utmerket ytelse for videoopptak. Enten du filmer håndholdt eller med slingrebøyle, gjør autofokusytelsen det enkelt å spore objekter, selv med en grunn dybdeskarphet på F1.2. Stillegående autofokus og blenderåpning kombinert med jevn, nøyaktig og responsiv manuell fokusring gjør det også svært attraktivt for videografer. Jeg håper brukerne vil like de nye visuelle uttrykksformene for video.

Dette objektivet byr på nye opptaksmetoder og representerer verdien og potensialet til G Master-serien.