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大光圈标准变焦镜头,即使在图像边缘也能确保高对比度、高分辨率成像,并且像差最小

HD PENTAX-DA16-50mmF2.8ED PLM AW

新一代Star系列镜头,完善
追求极致画质

来自开发团队的消息

HD PENTAX-DA16-50mmF2.8ED PLM AW 是新一代 Star (★) 系列的最新型号,是一款大光圈标准变焦镜头。 通过结合宾得最好的镜头生产技术取得了巨大进步的镜头。

我们召集了来自各个开发部门的人员,谈论他们对镜头开发的热情和投入,并请他们谈谈它最显着的特点。

商品企划
岩崎哲也

光学设计
Takahiro Nakayama

机械设计
丹羽诚

发展背景

(岩崎:商品企划)

在 HD PENTAX-DA16-50mmF2.8ED PLM AW 的初始产品规划阶段,我们设定了三个旨在实现的目标:



我们设定这些目标是因为我们想要设计一款超高性能的 Star 系列镜头,它不仅可以优化我们最新的 PENTAX K-3 Mark III 数码单反相机的成像性能,而且能够适应更先进的 APS - 未来的 C 格式数码单反相机。我们还希望这款新镜头能够在未来多年成为用户所珍爱的东西。

由于它是大光圈标准变焦镜头——相机用户最常使用的镜头之一——我们不得不一丝不苟地关注每一个细节。这意味着我们必须预测所有的可能性:要捕捉的主题和场景;用户处理和操作它的方式;以及从特写到无限远的每个焦距的成像性能。

在这款镜头的规划阶段,我们对用户对 smc PENTAX-DA16-50mmF2.8ED AL[IF] SDM 的感受以及他们对新镜头的期望改进进行了研究。我们发现以下负面结果:

  • ·开光圈时对比度低,分辨率不稳定
  • ・在特定条件下产生紫边
  • ・自动对焦操作缓慢、不准确

我们的用户指出了许多问题,包括这些问题。我们感到一种危机感,因为这款我们认为是所有可更换镜头中最好的 Star 系列镜头开始失去用户的信心。为了重拾他们对 Star 系列的信心,我们得出结论,我们必须彻底重新设计光学元件并推出下一代 Star 系列镜头。我们相信,通过汇集 PENTAX 积累和开发的所有技术:光学设计、设计模拟、对准、高精度零件加工、致动器设计和机电一体化。例如,我们使用高精度模拟工艺提升了我们的光学设计、对准和高精度零件加工技术,用于开发四款新一代 Star 系列镜头(HD PENTAX-D FA 70-200mmF2.8ED DC AW、HD PENTAX-D FA50mmF1.4 SDM AW、HD PENTAX-D FA85mmF1.4ED SDM AW、HD PENTAX- DA11-18mmF2.8ED DC AW)。我们还为 HD PENTAX-DA 55-300mmF4.5-6.3ED PLM WR RE 的开发设计了高速自动对焦系统和高精度对焦控制机制,采用最新的机电一体化技术。我们专注于设计最好的可更换镜头——一款可以优化宾得 K-3 Mark III 成像性能的镜头——充分利用宾得先进的镜头生产技术。我们打算最终打造宾得历史上最好的 APS-C 格式数字 SLR 成像系统。

目标一:开发超高画质镜头

当我们开始开发作为下一代 Star 系列镜头之一的 HD PENTAX-DA16-50mmF2.8ED PLM AW 时,我们决定全面回顾我们如何定义 PENTAX Star 系列。 我们的结论是,下一代 Star 系列镜头应该是:

  • ・超高性能镜头可确保最佳图像质量,从像场中间到边缘均具有均匀的锐度和清晰的图像再现,即使在开光圈下也是如此
  • ・扩大摄影表现力和创造力的大光圈镜头
  • ・高度可靠、可操作的镜头,采用高档镜筒结构

此定义中包含图像质量标准,这在我们追求极致图像质量方面发挥了重要作用。

为了满足这些标准,我们为所有与图像质量相关的属性设定了非常高的开发目标,包括:不仅在中心,而且在边缘都有高分辨率;最小化色差、失真、眩光和重影;并且在所有焦距下均具有一致的成像性能。然后,我们通过充分利用我们的高精度仿真技术来努力实现这些目标。

目标二:提供高速自动对焦操作

考虑自动对焦操作,我们打算设计一个更快的自动对焦系统,因为我们认为 smc PENTAX-DA16-50mmF2.8ED 的自动对焦速度AL[IF] SDM 被视为相当缓慢且不令人满意。我们希望新镜头能够为 PENTAX K-3 Mark III 的高速连拍提供足够快的自动对焦操作。我们不仅要缩短对焦所需的时间,还要提高自动对焦操作的精度和可靠性(目标三)。这就是为什么我们决定设计一种聚焦机制,将脉冲电机直接连接到丝杠——这是用大光圈镜头实现的相当困难的挑战。我们的目标不是向前迈出一小步,而是希望取得巨大进步,以便用户清楚地注意到差异。结果是自动对焦系统提供了大大提高的对焦速度(广角范围快约 2.2 倍,长焦范围快约 1.5 倍)。由于该系统中采用的 PLM(脉冲马达)采用无齿轮设计,因此我们还成功地将操作噪音降至最低,从而实现了无压力的自动对焦拍摄。

目标三:设计一款高度可靠的镜头

多年来,这是一个难以实现的目标,因为我们必须同时致力于机械和光学可靠性。正如 HD PENTAX-DA 55-300mmF4.5-6.3ED PLM WR RE 所证明的那样,新镜头中包含的脉冲电机机制在耐用性方面非常可靠。再加上自动对焦操作时的高精度位置控制,自动对焦精度也非常可靠。

在光学可靠性方面,smc PENTAX-DA16-50mmF2.8ED AL[IF] SDM 的光学性能存在轻微的不一致。然而,使用新镜头,我们通过最大限度地减少因光学元件定位不准确而导致拍摄图像的差异(或灵敏度变化),从而实现了更好的成像性能平衡。再加上我们先进的对准技术,我们旨在设计出高度可靠、可靠且不一致的镜头。我们可以通过优化生产线上光学元件的位置进行高精度对准,使每个单独的镜头与所有其他镜头保持一致,同时仍保持卓越的成像性能并确保出色的光学可靠性。

如您所见,我们竭尽全力在各个方面开发宾得历史上最可靠的镜头——从顶级成像性能到完美无瑕的高速自动对焦操作。我们相信我们已经成功地开发出一种确保出色操作舒适性和出色操控性的镜头。

1。 开发符合下一代Star系列严格标准的超高画质

永无止境的追求最佳图像平面平坦度

(中山:光学设计)

在光学设计中,我们最关心的是在整个变焦和光圈范围内的高质量成像。 第一个障碍是定义新一代 Star 系列镜头。 然后,我们继续实现高质量的成像性能,在广角范围内的整个像场上具有均匀的图像平面平坦度,其中对象的空间频率在很宽的范围内相对较高。 在通常包含主要拍摄对象的长焦范围内,我们试图制定出一种能够产生尽可能高图像质量的设计,尤其是在像场的中间。 因此,新镜头在广角设置下可在整个像场中产生精细的图像,非常适合场景摄影。 在长焦范围内,它可以在像场中间产生高分辨率图像,同时在周围区域创造自然、逼真的散景(散焦)效果,非常适合拍摄快照和人像。



优化对准和定位的精度

(中山:光学设计)

为了提高变焦范围内所有焦距的光学性能,我们制定了一种设计,可以在几个预定焦距下调整图像平面倾角和场曲。 对于以前的变焦镜头,我们必须平衡目标长度以外焦距的光学性能。 然而,新的 HD PENTAX-DA16-50mmF2.8ED PLM AW 不需要这种平衡动作,可以在整个变焦范围内进行最佳调整。 此外,我们现在可以使用自动调节器调整光学平衡,以执行一致、高精度的调整操作并实现高水平的光学性能。

提高光轴稳定性

(丹羽:机械设计)

对于机械部件,我们设计了全新的镜筒。通过采用最大限度地减少变焦镜头延伸引起的弯曲影响的结构,我们能够始终稳定光轴。例如,当您从桥上向下看直接流过您下方的小溪时,或者当您直视星空时,随着您移动位置,整个镜头会因自重而轻微弯曲。这有时会导致光轴错位和图像平面平坦度的变化。

过去,我们采用单滚轮机构来滚动变焦凸轮槽和直线运动槽。然而,新镜头具有两个独立的滚轮,它们适合每个凹槽的宽度(图 1),以有效地减少不稳定性。为了减少沿光轴的不稳定运动,它还采用了一种结构,该结构可定位滚子和滚珠轴承以施加足够的张力(图 1、2)。这可以防止凸轮环的旋转扭矩影响变焦环操作,并确保在没有过大扭矩的情况下轻松变焦,同时最大限度地减少不必要的不​​稳定性。

新镜头还采用了光学元件结构,旨在有效减少镜头倾斜度变化的影响。 它机械连接位于镜头后部的两个光学元件组,而第三个光学元件组在这两个组之间移动。 无论摄影师的拍摄位置如何,这种独特的设计都能稳定光轴。

尽量减少像差以获得明亮、清晰的取景器图像

(中山:光学设计)

我们不仅努力减少整个变焦范围内的所有类型的像差,而且最大限度地减少对焦过程中的色差偏移。 为实现这一目标,我们设计了镜头以在所有光学元件组之间实现完美平衡,但最重要的是对焦元件组。 通过采用 1 个 ED(超低色散)玻璃光学元件、1 个异常色散玻璃光学元件和 2 个 ED 非球面玻璃光学元件,在整个变焦范围内将色差保持在最低水平。

这种最小化的色差在相机的取景器中非常明显,因为反射机制可以让用户直接直观地查看光学图像。 就像色差一样,该镜头也在光学图像的成像阶段最大限度地减少失真并优化色彩平衡,从而提高取景器图像的质量。

提高背光成像性能——PENTAX 的强项

(中山:光学设计)

同时改善光学图像的色彩平衡和背光成像性能是一项非常艰巨的任务。 然而,我们能够通过在每个光学元件上应用不同类型的镜片镀膜来完成这项任务。 在容易出现重影的光学元件表面采用了专门减少重影的涂层,而在重影不成问题的表面上采用了有效改善色彩平衡的涂层。 专业镜片镀膜的开发以及将最有效的镜片镀膜应用于每个光学元件是宾得的强项,这在 HD PENTAX-DA16-50mmF2.8ED PLM AW 中得到了清晰的展示。

2. 提供高速自动对焦操作

同时实现更快的自动对焦操作和更高的图像质量

(中山:光学设计)

为了展示与 smc PENTAX-DA16-50mmF2.8ED AL[IF] SDM 相比性能的明显提升,我们设定了一个主要目标,即提供更快的自动对焦 在 HD PENTAX-DA16-50mmF2.8ED PLM AW 中操作。 在审查了各种镜头类型后,我们最终选择了一种镜头类型,它可以确保只有 Star 系列镜头才能保证高速自动对焦操作和出色的成像性能。 它还可以成为 PENTAX K-3 Mark III 的绝佳搭档,同时保持足够小的尺寸让当前 smc PENTAX-DA16-50mmF2.8ED AL[IF] SDM 用户无需处理 难度。

通过分离光学元件组实现紧凑、轻便的聚焦元件组

(中山:光学设计)

对于smc PENTAX-DA16-50mmF2.8ED AL[IF] SDM,我们选择了四元素组变焦机制以缩小镜头尺寸.在这种机制中,第二个光学元件组用于聚焦,因为它提供了最强大的负折射。然而,由于这种类型的镜头往往具有相对较大的光学元件组,因此通常不适合高速自动对焦操作。我们还必须通过仅移动少数可移动光学元件组来减少整个变焦范围内的各种像差。

但是,我们决定在 HD PENTAX-DA16-50mmF2.8ED PLM AW 中加入一种新型变焦机制。通过将之前变焦机制中负折射最强的光学元件组划分为两个独立的组,我们能够减小对焦元件组的尺寸和重量。这实现了更快的自动对焦操作并降低了操作噪音,同时有效地补偿了失真和场曲。通过增加另一个可移动光学元件组,我们还可以更有效地减少各种像差。

通过在负折射最强的光学元件组的前端和后端放置非球面光学元件,我们最大限度地减少了整个变焦范围内的各种像差。此外,通过使用一个 ED(超低色散)玻璃光学元件和一个异常色散玻璃光学元件,并通过在正光学元件组中添加两个 ED 玻璃非球面光学元件,我们成功地将整个变焦范围内的色差降至最低。

内置PLM(Pulse Motor)

(丹羽:机械设计)

得益于紧凑、轻便的镜头设计,我们减少了对焦元件组的总体积。这使得在新镜头中加入 PLM(脉冲马达)成为可能。

PLM 使用导向轴连接到镜头框架 - 一种易于弯曲影响的结构。我们通过为镜框选择更坚硬的材料解决了这个问题。这意味着新镜头可以提供更稳定的光学性能,因为它不受自身重量引起的弯曲的影响。

新镜头还配备了电动辅助对焦机构,可检测对焦环的旋转角度并发出电信号来驱动安装在镜筒中的电机。通过将此机制与无松弛 PLM 配对,我们可以确保高精度手动对焦操作。由于这是一款大光圈标准变焦镜头,适用于各种场景和拍摄对象,因此我们非常注重手动对焦操作的准确性。高精度、无差错的手动对焦机制可检测到对焦环的最轻微旋转。

3. 设计高可靠性的镜头

同时实现防尘、耐候机身和卓越的可操作性

(丹羽:机械设计)

设计为具有防尘、防风雨结构的 AW(全天候)镜头,新镜头在机身上有九个密封部件,可防止水和灰尘进入镜头内部。 我们精心挑选了密封材料,设计了密封配置,避免密封件影响变焦环和对焦环的平稳运行。

SP(超级保护)涂层

(中山:光学设计)

这种宾得独有的镜片镀膜高度防水和防油。 应用于镜头前表面,不仅可以防止灰尘、水滴、油污和其他物质的附着,还可以轻松擦掉附着在镜头上的任何异物。 这种特殊涂层还具有很强的耐磨性,可保持镜片无划痕。

质量控制

(岩崎:产品策划)

所有PENTAX 可互换镜头都经过最严格的质量控制检查,不仅在设计和开发阶段,而且在制造过程中。 所有制造的镜头都使用宾得开发的测量仪器仔细测量各种参数,包括分辨率、对比度、色调和各种像差,因此在发货前都会对它们进行严格、客观的数值评估。 任何不符合任何最严格内部标准的镜头,即使有最轻微的余量,都会被送回生产线进行重新调整。 这个宾得独创的质量控制系统完美地保持了宾得镜头产品的卓越品质。

最后的话

(岩崎:产品策划)

我们真诚地希望,有了这款非凡的新镜头,宾得相机用户将享受到基于他们在相机光学取景器中看到的最终图像的可视化体验,然后恰到好处地释放快门 在美丽的照片中保留场景或主题的时刻。 我们也希望这款镜头能在未来多年保持您的喜爱,丰富每一位摄影师的摄影生活。

大光圈标准变焦镜头,即使在图像边缘也能确保高对比度、高分辨率成像,并且像差最小

HD PENTAX-DA16-50mmF2.8ED PLM AW

新一代Star系列镜头,追求极致画质