キヤノン EFおよびRFレンズ – すべてのオートフォーカスモーター

キヤノンのレンズ技術

オートフォーカスシステム

• オートフォーカスレンズの導入は、写真撮影に大きな変化をもたらした。すばやく動く被写体を、より正確かつ信頼性高く撮影できるようになった。
• 1981年に最初のオートフォーカスレンズを発売して以来、キヤノンはさまざまなアプローチを通じてレンズ技術を継続的に発展させてきた。
• キヤノンは、EF、EF-S、RF、RF-Sレンズに使用される7種類のオートフォーカスモーター技術を開発した。

オートフォーカスアクチュエーターの種類

• オートフォーカス用レンズ要素は、常に光軸に沿って直線的に移動する。
• オートフォーカスアクチュエーターは、回転駆動システムと直線駆動システムに分けられる。
  • 回転駆動システム: 回転を直線的なスライド運動に変換する。
  • 直線駆動システム: 直接スライド運動を行う。

キヤノンのオートフォーカス比較

• キヤノンのUSMオートフォーカス駆動システムは、複数のメカニズムファミリーで構成されている。
• リングタイプ超音波モーターは、FTM(Full-Time Manual)によるフォーカスオーバーライドを可能にした最初のオートフォーカスシステムだった。
• 最新のオートフォーカスドライブはフォーカス・バイ・ワイヤを提供しており、これはレンズ鏡筒のマニュアルフォーカスリングがフォーカス群と機械的に接続されず、電子的に制御されることを意味する。

アークフォームドライブ (AFD)

• 1987年から1990年まで使用され、EFレンズに採用された最初のオートフォーカスモーターだった。
• AFDは、マニュアルフォーカスとオートフォーカスの切り替えが可能なギアドライブと伝達装置を含む。
• AFDレンズは、動作中の騒音が大きく応答時間も遅いが、信頼できるオートフォーカス性能を提供する。

リングタイプ超音波モーター (USM)

• 1987年から現在まで使用されており、超音波モーターは従来型モーターとは異なり、磁場ではなく圧電効果と摩擦を利用する。
• リングタイプUSMは、超高速、無音、高トルクを実現し、大型のフォーカスレンズ要素を動かすことができる。
• このモーターは電磁場の影響を受けず、複雑な電源供給および駆動回路を必要とする。

DCマイクロモーター

• 1990年から2012年まで使用され、超小型の直流モーターでオートフォーカスを駆動する。
• このモーターは主にエントリー向けのオートフォーカスレンズに使われ、騒音が大きくトルクも限定的である。

マイクロUSMおよびマイクロUSM II

• 1992年から2016年まで使用され、超小型の超音波モーターとして圧電セラミック素子を用いて振動を生み出す。
• マイクロUSM IIは、元のバージョンの半分のサイズで設計された。

この要約は、キヤノンのさまざまなオートフォーカス技術とその発展過程を説明し、各技術の特徴と長所・短所を扱っている。

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Hacker Newsのコメント

• 昔、犬の写真を撮るときは手動でピントを合わせなければならなかった。初期の Ring USM AF の騒音で犬がおかしくなって、部屋から走って逃げていた

  • カメラを犬に向けること自体に心理的な影響があるのかと思ったが、カーテンの後ろに隠れて AF モーターを使ったときでも犬は部屋から走って逃げた
  • その後 USM AF モーターは静かになり、犬は写真を撮られることを気楽に受け入れるようになった

• 本当に素晴らしいウェブサイト

  • 同じ著者の別の記事では、カメラボディが「フォーカス」ボタンを押されたときにモーターをどう使うかというアルゴリズム上の問題を扱っている
  • カメラボディがどの被写体を狙うかをどう決めるのかについての記事は見つけられなかった。おそらく人や鳥の顔を検出できる機械学習のような技術が含まれているのだろう

• 80年代半ばから Canon ユーザーの自分にとっては興味深い読み物だった

  • Canon のレンズ技術に関する記事がたくさんある

• とても興味深い取り組み

  • 動画撮影時にフォーカスモーターを直接制御する方法がないことに不満を持っていた
  • 動画撮影者はいまだにレンズにギア付きストリップを貼り、外部に機械式のフォローフォーカス機構を取り付けている
  • メーカーは「シネマ」レンズのラインを守るために直接制御を提供していないように見える。手動レンズが何千ドルもして売られている
  • Canon のカメラ制御 SDK を見てみたが、フォーカス制御は PTZ カメラ 2機種を除くすべてのラインで欠けている

• @ExAr - 情報の宝庫だ。労力をかけてくれてありがとう

  • グラフィックの作り方についてブログを書いているのか気になる。たとえば、このビューファインダー画像は非常に印象的だ
  • 光線や目をどうシミュレーションしているのか気になる

• さまざまなオートフォーカスシステムがどう動くのか、ずっと知りたかった。このページは驚異的だ

  • Nikon のオートフォーカスシステムについてのページもあればいいのに
  • いまだにオートフォーカスモーターのないレンズがいくつかある。モーターはカメラボディ側にあり、レンズマウントの小さなネジがモーターの回転をレンズのオートフォーカス部品に伝える。だが非常に遅くてうるさかった

• 素晴らしい記事、ありがとう

  • 質問がある。EF 400mm f2.8（第2世代）レンズは古い 7Dmk2 では非常に速くピントが合うのに、新しい R6Mk2 ではそうではない。ほかのレンズは逆だ。なぜこうなるのか気になる
  • 古い 7D や 1D ボディのほうが AF モーターにより多くの電力を送っていると聞いたが、どこでも確認できなかった

• この圧電ドライバーはとてもかっこいい

  • 仕組みを見せる動画がある
  • モーターが最高速度で動作する動画もある

• これらのモータータイプはすべてオープンループだ。特定の状態を正確に指令することはできない

  • たとえば、レンズに 3m にピントを合わせろという信号を送っても、次に 3m にピントを合わせるときにまったく同じ状態になるとは限らない
  • このためカメラのキャリブレーションが厄介になることがあり、調整後はカメラに触れないほうがよい

• 驚くべきウェブサイトだ。Canon 自身が出したコンテンツかと思った

  • Canon の EF、EF-S、RF、RF-S レンズで使われたすべてのオートフォーカス駆動方式を示す比較チャートがある
  • Canon のミラーレス交換レンズ式カメラである EF-M への言及が抜けている
  • 超音波ノイズは人間の耳には聞こえないが、感度の高いマイクはこれを拾えるため、動画撮影では問題になることがある
  • Ring USM レンズを何本も使ってきたが、フォーカス時のノイズは聞こえた。柔らかなホワイトノイズのような音だった
  • 最新のオートフォーカス駆動方式であるステッピングモーター、Nano USM、ボイスコイルモーターはフォーカスバイワイヤを提供する
  • フォーカスバイワイヤ自体に反対ではないが、実装は良くなかった。複数の EF-M（すべて STM）および RF（STM もあれば Nano USM もある）レンズを使ったところ、モーター動作はユーザーがフォーカスリングを回すよりかなり遅く、フォーカス段階の粒度が見えてしまった
  • 一方で、古い EF Ring USM のフルタイムマニュアル（FTM）は比較的良かった。あまり力が要らず、遅延なく完全に反応し、手で回したときは完全にアナログで離散的な段階がなかった。新しいレンズでこの設計が使われていないのは残念だ
  • Canon EF 15mm F2.8 Fisheye のような表記は「f/2.8」に変えてほしい。Canon の公式ページでもそのように表記している
  • なぜなら f は実際には焦点距離を表す小文字のイタリック変数で、「/」は割り算を意味するからだ。絞りの大きさは (15 mm / 2.8) = 5.4 mm で、これは光が通る開口部の実際の直径だ。絶対絞りは 5.4 mm、相対絞りは f/2.8 である