เลนส์ Canon EF และ RF – มอเตอร์ออโตโฟกัสทั้งหมด

 (exclusivearchitecture.com)
1 คะแนน โดย GN⁺ 2025-03-11 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • นับตั้งแต่เปิดตัว EOS/EF เป็นต้นมา Canon ได้นำ มอเตอร์ออโตโฟกัส แบบต่าง ๆ มาใช้กับเลนส์ EF, EF-S, EF-M, RF และ RF-S โดยความแตกต่างของวิธีขับเคลื่อนโฟกัสในแต่ละเจเนอเรชันของเลนส์ส่งผลต่อประสิทธิภาพทั้งภาพนิ่งและวิดีโอ
  • กลุ่มเลนส์โฟกัสเคลื่อนที่ไปตามแกนแสง แต่วิธีสร้างการเคลื่อนที่นี้แบ่งเป็น การขับเคลื่อนแบบหมุน ที่แปลงการหมุน และ การขับเคลื่อนเชิงเส้น ที่ดันกลุ่มเลนส์โดยตรง
  • สายตระกูลตั้งแต่ AFD, Ring-Type USM, DC Micro Motor, Micro USM, STM, Nano USM จนถึง VCM มีความเร็ว เสียงรบกวน แรงบิด และวิธีควบคุมแตกต่างกัน และการมีคำว่า USM เพียงอย่างเดียวก็ระบุโครงสร้างภายในได้ยาก
  • Full-Time Manual Focus ถูกนำเสนอครั้งแรกใน Ring-Type USM ส่วน STM, Nano USM และ VCM เป็นแบบ focus-by-wire ที่วงแหวนโฟกัสควบคุมชุดขับเคลื่อนด้วยอิเล็กทรอนิกส์ จึงรองรับการ override แบบแมนนวลเสมอ
  • Nano USM และ VCM รุ่นล่าสุดขยับกลุ่มเลนส์โฟกัสโดยตรงโดยไม่ต้องใช้กลไกแปลงการหมุนเป็นเชิงเส้น และในเลนส์ไฮบริด RF ก็เล็งตอบโจทย์ทั้งภาพนิ่งและวิดีโอร่วมกัน

โครงสร้างพื้นฐานของระบบขับเคลื่อน AF ของ Canon

  • ออโตโฟกัสมีโครงสร้างที่ autofocus detection system ภายในกล้องตัดสินตำแหน่งโฟกัสที่เหมาะสม แล้วสั่งให้ชุดขับเคลื่อน AF ของเลนส์เคลื่อนที่
  • Canon ออกแบบออโตโฟกัสเป็นฟีเจอร์มาตรฐานเมื่อเปิดตัว ระบบ EOS และ เลนส์ EF ในปี 1987
  • กลุ่มเลนส์โฟกัสเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงตามแกนแสง แต่ actuator แบ่งได้กว้าง ๆ เป็นสองสาย
    • ระบบขับเคลื่อนแบบหมุน: แปลงการหมุนของมอเตอร์เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยกลไกความแม่นยำสูง เช่น กระบอกสล็อตเฮลิคอลหรือ lead screw
    • ระบบขับเคลื่อนเชิงเส้น: กลุ่มเลนส์โฟกัสเชื่อมต่อกับ linear actuator โดยตรง จึงไม่ต้องมีกลไกแปลงแยกต่างหาก
  • ระบบขับเคลื่อน AF รุ่นแรก ๆ ใช้การเคลื่อนที่แบบหมุน เช่น AFD, Ring-Type USM, DC Micro Motor, Micro USM, Micro USM II และ STM ก่อนจะขยายไปสู่การขับเคลื่อนเชิงเส้นอย่าง Nano USM และ VCM ในภายหลัง

ข้อความกำกับบนเลนส์และการ override โฟกัสแมนนวล

  • หากไม่มีข้อความระบุเทคโนโลยี AF บนกระบอกเลนส์ เลนส์ AF ของ Canon ตัวนั้นจะใช้ AFD หรือ DC Micro Motor
  • ข้อความ USM ไม่ได้หมายถึงโครงสร้างมอเตอร์เพียงแบบเดียว
    • ระบบขับเคลื่อน USM ของ Canon ครอบคลุม Ring-Type USM, Micro USM I/II และ Nano USM แบบเชิงเส้น
    • ทั้งสามสายใช้เทคโนโลยีเพียโซอิเล็กทริกเหมือนกัน แต่กลไกต่างกัน
  • ช่วงเวลาที่ STM ถูกนำมาใช้ตรงกับช่วงเปิดตัวระบบเมาท์ EF-M และเลนส์ EF-M ทุกตัวใช้เทคโนโลยี Stepper Motor
  • Full-Time Manual Focus ซึ่งช่วยให้ปรับโฟกัสแมนนวลทับได้แม้ AF กำลังทำงาน มีความแตกต่างกันมากตามเทคโนโลยี AF
    • Ring-Type USM เป็นระบบ AF แรกที่ให้ฟีเจอร์นี้
    • ก่อนปี 2012 เลนส์อื่น ๆ ส่วนใหญ่ไม่รองรับการปรับโฟกัสแมนนวลขณะ AF ทำงาน
    • STM, Nano USM และ VCM เป็นแบบ focus-by-wire โดยวงแหวนโฟกัสควบคุมชุดขับเคลื่อน AF ด้วยอิเล็กทรอนิกส์ จึงให้ FTM เสมอ

Arc-Form Drive, AFD

  • AFD ใช้งานตั้งแต่ปี 1987 ถึง 1990 เดิมย่อมาจาก autofocus drive แต่ภายหลังเปลี่ยนความหมายเป็น Arc-Form Drive
  • เป็นมอเตอร์ AF ตัวแรกที่ใช้ในเลนส์ EF ประกอบด้วยยูนิตมอเตอร์ ชุดขับเคลื่อนเฟือง และโครงสร้างเกียร์สำหรับสลับแมนนวล/อัตโนมัติ
  • เนื่องจากเป็นชุดประกอบรูปทรงโค้ง จึงใส่ไว้ภายในกระบอกเลนส์ทรงกระบอกได้ง่าย
  • ตัวอย่างเลนส์ที่ใช้มีดังนี้
    • Canon EF 15mm F2.8 Fisheye
    • Canon EF 24mm F2.8
    • Canon EF 28mm F2.8
    • Canon EF 35mm F2
    • Canon EF 50mm F1.8
    • Canon EF 50mm F2.5 Compact Macro
    • Canon EF 135mm F2.8 Softfocus

  • การขับเคลื่อนและ feedback

    • AFD ใช้ สเต็ปเปอร์มอเตอร์ แบบ 2 เฟส ไบโพลาร์ ไม่สมมาตร
    • ประกอบด้วยแกนสเตเตอร์ ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า 2 ชุด และโรเตอร์แม่เหล็กถาวร
    • โครงสร้างแบบไบโพลาร์ทำให้กระแสไหลผ่านขดลวดแต่ละชุดได้สองทิศทาง
    • ไม่สมมาตรหมายถึงรูปทรงของสเตเตอร์ไม่ได้สมมาตรเชิงหมุนเหมือนสเต็ปเปอร์มอเตอร์ทั่วไป
    • ชุดเฟืองทดลดความเร็วของเฟืองเอาต์พุตและเพิ่มแรงบิด
    • ระบบ feedback สองแบบคอยตรวจสอบสถานะการทำงาน
    • เซ็นเซอร์ Hall effect 2 ตัวที่วางใกล้โรเตอร์ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กเพื่อยืนยันการหมุนของโรเตอร์
    • ล้อ optical encoder ที่มีบริเวณสีดำ/สะท้อนแสงสลับกัน และเซ็นเซอร์สะท้อนแสงอินฟราเรด ใช้วัดจำนวนสเต็ปการหมุน
    • คำสั่ง AF มักระบุว่าจะเคลื่อนที่กี่สเต็ปในทิศทางใด ดังนั้น feedback จาก encoder จึงสำคัญต่อคอนโทรลเลอร์ของเลนส์

  • ข้อจำกัด

    • เฟืองเอาต์พุตของ AFD ยังเป็นองค์ประกอบเกียร์ที่ขับกระบอกโฟกัสเฮลิคอลโดยตรงด้วย
    • คันโยกโลหะที่เชื่อมกับสวิตช์ AF/MF จะเชื่อมเฟืองเอาต์พุตเข้ากับชุดเฟืองมอเตอร์หรือเฟืองอินพุตแมนนวลอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น
    • เมื่อเชื่อมต่อกับด้านหนึ่ง อีกด้านจะถูกแยกออก จึงไม่รองรับ Full-Time Manual Focus
    • มีเสียงการทำงานดังและช้ากว่าระบบขับเคลื่อน AF แบบอื่น โดยมีเวลาในการตอบสนองที่สังเกตได้ชัดเมื่อติดตามวัตถุที่เคลื่อนที่
    • หลังจากโฟกัสแล้วต้องทำงานปิดรูรับแสงตามลำดับ แต่เลนส์ที่ใช้มอเตอร์ AF แบบอื่นสามารถให้มอเตอร์ AF และรูรับแสงทำงานพร้อมกันได้
    • แม้มีจุดอ่อนเหล่านี้ เลนส์ AFD ก็ยังให้ประสิทธิภาพออโตโฟกัสที่เชื่อถือได้

Ring-Type Ultrasonic Motor, USM

  • Ring-Type USM เปิดตัวพร้อมเลนส์ Canon EF 300mm F2.8L USM ในเดือนพฤศจิกายน 1987 และใช้งานมาตั้งแต่ปี 1987 จนถึงปัจจุบัน
  • เป็นแอคชูเอเตอร์ที่สร้างการหมุนด้วยการผสาน ปรากฏการณ์ไพอิโซอิเล็กทริก กับแรงเสียดทาน ไม่ใช่คอยล์แม่เหล็กไฟฟ้าหรือโรเตอร์แม่เหล็ก
  • ด้วยรูปทรงวงแหวน จึงเข้ากับภายในกระบอกเลนส์ได้ดี และระบบออปติกจะผ่านตรงกลางวงแหวน
  • ตอนเปิดตัวถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญทั้งด้านการออกแบบและฟังก์ชัน ด้วยการขับเคลื่อนที่เร็วและเงียบมาก
  • แรงบิดสูงทำให้ขยับกลุ่มเลนส์โฟกัสที่หนักในเลนส์ซูเปอร์เทเลโฟโตได้ และเชื่อมต่อกับกลไกโฟกัสได้โดยไม่ต้องใช้ชุดเฟืองทด
  • แม้กำลังไฟอินพุตเป็น 0 ก็ยังมีแรงบิดยึดค้างสูง โรเตอร์มีความเฉื่อยต่ำจึงเริ่มและหยุดได้รวดเร็ว และไม่ถูกกระทบจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

  • โครงสร้าง

    • ชิ้นส่วนหลักแบ่งเป็นโรเตอร์ สเตเตอร์ไพอิโซอิเล็กทริก และวงแหวนรองรับหลายชิ้น
    • โรเตอร์ เป็นชิ้นส่วนเดียวที่หมุนรอบแกนออปติคัลจริงระหว่างการทำงานของมอเตอร์ และมีรางเลื่อนอยู่ด้านสเตเตอร์
    • สเตเตอร์ เป็นชิ้นโลหะยืดหยุ่น และด้านหลังเชื่อมติดกับวงแหวนชิ้นส่วนเซรามิกไพอิโซอิเล็กทริก
    • เมื่อชั้นไพอิโซอิเล็กทริกถูกกระตุ้นทางไฟฟ้า สเตเตอร์จะสั่น และพลังงานการสั่นจะถูกส่งไปยังโรเตอร์ผ่านแรงเสียดทาน
    • วงแหวนสักหลาดช่วยปกป้องชั้นไพอิโซอิเล็กทริกที่ไวต่อการกระทบจากวงแหวนรองรับโลหะ และลดการสั่นที่ส่งต่อไปยังกระบอกเลนส์
    • สปริงอัดให้ พรีโหลด ที่กดสเตเตอร์กับโรเตอร์เข้าหากันอย่างแน่นหนา ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของ Ring-Type USM
    • Canon ใช้วงแหวนสเตเตอร์สองขนาด คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 62mm และ 77mm
    • ตัวอย่าง 62mm: Canon EF 24mm F1.4 L USM, EF 50mm F1.2 L USM, EF 100mm F2 USM
    • ตัวอย่าง 77mm: Canon EF 400mm F2.8 L IS USM, EF 600mm F4 L IS USM

  • วงแหวนไพอิโซอิเล็กทริกและคลื่นเดินทาง

    • มอเตอร์จะทำงานได้เมื่อสเตเตอร์สั่นอย่างแม่นยำ และการสั่นนี้สร้างโดยวงแหวนเซรามิกไพอิโซอิเล็กทริกแบบแบ่งส่วนที่เชื่อมอยู่ด้านหลังสเตเตอร์ยืดหยุ่น
    • ชิ้นส่วนไพอิโซอิเล็กทริกถูกจัดเป็นกลุ่ม A และ B และทั้งสองกลุ่มวางโดยมี ความต่างเฟสเชิงพื้นที่ λ/4
    • ชิ้นส่วนไพอิโซอิเล็กทริกแต่ละชิ้นถูกประกบระหว่างอิเล็กโทรด และเมื่อมีสนามไฟฟ้าเข้ามา จะโค้งขึ้นหรือลงด้วยปรากฏการณ์ไพอิโซอิเล็กทริกผันกลับ
    • เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับความถี่สูง วงแหวนสเตเตอร์จะสั่น โดยแอมพลิจูดการสั่นอยู่ที่ประมาณ 1–2µm
    • หากกระตุ้นกลุ่ม A และ B แยกกันจะเกิดคลื่นนิ่ง และหากกระตุ้นสองกลุ่มพร้อมกันโดยมีความต่างเฟสเวลา λ/4 คลื่นนิ่งจะรวมกันเป็น คลื่นเดินทาง
    • ความถี่เรโซแนนซ์ของ Canon Ring-Type USM อยู่ที่ประมาณ 27,000Hz ซึ่งอยู่ในย่านอัลตราโซนิก จึงเรียกว่า Ultrasonic Motor
    • ทิศทางของคลื่นเดินทางเปลี่ยนตามเครื่องหมายของความต่างเฟสเวลา และส่งผลให้ทิศทางการหมุนของโรเตอร์เปลี่ยนตามด้วย

  • ฟีดแบ็กและการแปลงพลังงาน

    • บนวงแหวนสเตเตอร์ นอกจากชิ้นส่วนไพอิโซอิเล็กทริกสำหรับสร้างคลื่นแล้ว ยังมี ชิ้นส่วนไพอิโซอิเล็กทริกเซนเซอร์ ขนาดเล็กสำหรับวัดความแรงของการสั่น
    • เนื่องจากชิ้นส่วนไพอิโซอิเล็กทริกสร้างแรงดันไฟฟ้าเมื่อเสียรูป เอาต์พุตของเซนเซอร์จึงสะท้อนแอมพลิจูดของคลื่นสเตเตอร์ ณ ตำแหน่งนั้น
    • วงจรควบคุมใช้สัญญาณนี้ปรับความถี่ของเฟส A/B ให้ตรงกับความถี่เรโซแนนซ์ธรรมชาติของสเตเตอร์ และเพิ่มแอมพลิจูดของคลื่นเดินทางให้สูงสุด
    • ความถี่เรโซแนนซ์ธรรมชาติอาจเปลี่ยนไปตามค่าคลาดเคลื่อนในการผลิตและอุณหภูมิของสเตเตอร์
    • การทำงานเป็นการแปลงสองขั้นตอน คือพลังงานไฟฟ้าถูกเปลี่ยนเป็นการสั่นเป็นคลื่นของสเตเตอร์ไพอิโซอิเล็กทริก และการสั่นอัลตราโซนิกประมาณ 27kHz ถูกเปลี่ยนผ่านแรงเสียดทานเป็นการหมุนต่อเนื่องในทิศทางเดียว
    • ในเงื่อนไขตัวอย่าง หากสเตเตอร์มีสันคลื่น 9 ลูกและถูกกระตุ้นที่ 27,000Hz ก็เท่ากับว่าสันคลื่นหนึ่งลูกวิ่งรอบเส้นรอบวงสเตเตอร์ 3,000 ครั้งต่อวินาที
    • ความเร็วโรเตอร์จริงเมื่อกระตุ้นต่อเนื่องโดยทั่วไปอยู่ที่ 70–90rpm และสามารถลดลงได้ด้วยการมอดูเลตความกว้างพัลส์

  • ข้อจำกัดและ FTM

    • เนื่องจากใช้แรงเสียดทาน จึงไม่ได้ออกแบบมาสำหรับการทำงานต่อเนื่อง และอายุการใช้งานที่คาดหวังต่ำกว่ามอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป
    • เสียงอัลตราโซนิกที่หูมนุษย์ไม่ได้ยินอาจถูกไมโครโฟนที่ไวต่อเสียงจับได้ จึงอาจเป็นปัญหาในการถ่ายวิดีโอ
    • ต้นทุนการผลิตสูงเนื่องจากฟันสเตเตอร์ที่ต้องกลึง CNC อย่างแม่นยำ การผลิตและการติดตั้งเซรามิกไพอิโซอิเล็กทริก แหล่งจ่ายไฟความถี่สูง และวงจรควบคุมแบบฟีดแบ็ก
    • Full-Time Manual Focus ของ Ring-Type USM ไม่ใช่ฟังก์ชันของยูนิตขับเคลื่อนอัลตราโซนิกเอง แต่เกิดจาก กลไกดิฟเฟอเรนเชียลแบบหมุน
    • วงแหวนเอาต์พุตมีล้อเล็ก 3 ล้อ และล้อเหล่านี้คั่นอยู่ระหว่างวงแหวนอินพุตแมนนวลกับวงแหวนอินพุตมอเตอร์
    • ด้วยโครงสร้างดิฟเฟอเรนเชียล เมื่อวงแหวนโฟกัสแมนนวลหรืออินพุตมอเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งหมุนวงแหวนเอาต์พุต ก็จะไม่บังคับส่งแรงไปยังอินพุตอีกตัว
    • เมื่อวงแหวนอินพุตหนึ่งไม่เคลื่อนที่ ความเร็วเอาต์พุตจะเป็นครึ่งหนึ่งของความเร็วอินพุต

DC Micro Motor

  • DC Micro Motor ใช้งานตั้งแต่ปี 1990 ถึง 2012 และบางครั้งย่อว่า MM
  • รูปร่างภายนอกคล้าย AFD และส่งกำลังมอเตอร์ไปยังกระบอกเลนส์โฟกัสผ่านชุดเฟืองทด แต่มอเตอร์เองเป็น มอเตอร์กระแสตรง ขนาดจิ๋ว ไม่ใช่สเต็ปเปอร์
  • ถือเป็นหนึ่งในระบบมอเตอร์ AF ที่พัฒนาน้อยที่สุดในเลนส์ Canon ร่วมกับ AFD และใช้เป็นหลักในเลนส์ AF ระดับเริ่มต้น
  • ตัวอย่างเลนส์ที่ใช้ ได้แก่ Canon EF-S 18-55mm F3.5-5.6, EF 50mm F1.8 II, กลุ่ม EF 75-300mm F4-5.6 เป็นต้น

  • ชุดเฟืองและเอนโค้ดเดอร์

    • มอเตอร์กระแสตรงหมุนเร็วมากเมื่อจ่ายไฟ ดังนั้นชุดเฟืองจึงลดความเร็วรอบด้วยอัตราทดสูงและเพิ่มแรงบิดเอาต์พุต
    • คันโยกจะย้ายเฟืองตัวหนึ่งระหว่างสองตำแหน่ง
    • ในตำแหน่งปกติ ชุดเฟืองจะปิด ทำให้การหมุนของมอเตอร์ถูกส่งไปยังเฟืองเอาต์พุต
    • เมื่อเลื่อนสวิตช์ AF/MF ไปที่ MF เฟืองจะแยกออก ทำให้การเชื่อมต่อระหว่างมอเตอร์กับเฟืองเอาต์พุตถูกตัด
    • ด้วยโครงสร้างนี้ DC Micro Motor จึงไม่รองรับ Full-Time Manual Focus
    • พูลเลย์เล็กบนแกนโรเตอร์ขับพูลเลย์ใหญ่ด้วยสายพานยาง และการขับด้วยสายพานนี้ช่วยลดการสั่นจากการทำงานของมอเตอร์
    • เฟืองตัวแรกมีล้อเอนโค้ดเดอร์ที่มีรูเล็ก ๆ จำนวนมากรอบวงติดอยู่ และลำแสงอินฟราเรดกับเซนเซอร์จะตรวจจับการผ่านของรูเพื่อนับจำนวนสเต็ป

  • การทำงานของมอเตอร์ DC แบบมีแปรงถ่าน

    • ชนิดมอเตอร์ที่แน่ชัดคือ มอเตอร์ DC แบบมีแปรงถ่าน 2 ขั้ว 3 คอยล์
    • ขั้วต่อสองตัวด้านหลังเชื่อมต่อกับแปรงโลหะ และแปรงสัมผัสกับคอมมิวเตเตอร์ของโรเตอร์เพื่อจ่ายไฟ
    • โรเตอร์มีคอยล์ 3 ชุดที่พันอยู่บนแกนโลหะ และแต่ละคอยล์เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สลับขั้วได้
    • แรงดันทำงานคือ 4–6V DC และด้วยโครงสร้างคอมมิวเตเตอร์ คอยล์จะสลับขั้วไฟฟ้าและขั้วแม่เหล็กในจังหวะที่เข้าใกล้แม่เหล็กถาวรมากที่สุด
    • ด้วยหลักการนี้ มอเตอร์ DC ขนาดเล็กจึงทำงานได้สูงสุดถึง 6,000rpm และหากกลับขั้วแรงดันที่แปรงถ่านก็จะหมุนไปในทิศตรงข้าม
    • ทำงานได้ด้วยแรงดัน DC เพียงอย่างเดียว จึงไม่ต้องมีวงจรไดรเวอร์ซับซ้อนแบบสเต็ปเปอร์มอเตอร์ แต่วงจรควบคุมต้องรองรับกระแสที่ค่อนข้างสูงได้
    • เนื่องจากแรงบิดจำกัด จึงแทบจะใช้กับเลนส์คอมแพกต์ที่มีกลุ่มเลนส์โฟกัสเล็กและเบาเสมอ และมีเสียงการทำงานค่อนข้างดัง

Micro USM และ Micro USM II

  • Micro USM เปิดตัวในปี 1992 และ Micro USM II ตามมาในปี 2002 ด้วยการออกแบบขนาดเล็กมากที่มีขนาดครึ่งหนึ่งของรุ่นดั้งเดิม
  • ทั้งสองตระกูลถูกใช้งานจนถึงปี 2016 และเป็นสมาชิกอีกกลุ่มหนึ่งในตระกูลมอเตอร์อัลตราโซนิกของ Canon
  • เป็นมอเตอร์อัลตราโซนิกทรงกระบอกขนาดเล็ก เส้นผ่านศูนย์กลาง 11mm และสร้างการสั่นด้วยชิ้นส่วนเซรามิกเพียโซอิเล็กทริก
  • Micro USM รุ่นดั้งเดิมยาว 26.7mm ส่วน Micro USM II ยาว 13.4mm
  • เฟืองเอาต์พุตเชื่อมต่อกับกระบอกแคมโฟกัสผ่านชุดเกียร์ทดรอบและเพิ่มแรงบิด

  • องค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกแบบซ้อนชั้นและนูเทชัน

    • Micro USM มีโครงสร้างที่โรเตอร์ สเตเตอร์ ชิ้นส่วนเสริม และโครงสร้างรองรับถูกอัดซ้อนกันบนเพลาโลหะ
    • สเตเตอร์เป็น LPE หรือ laminated piezoelectric element ซึ่งถูกประกบอยู่ระหว่างออสซิลเลเตอร์โลหะสองชิ้น
    • เนื่องจากแอมพลิจูดการสั่นของดิสก์เพียโซอิเล็กทริกแต่ละแผ่นมีขนาดเล็กมาก จึงนำดิสก์กลมประมาณ 25 แผ่น มาซ้อนกันเป็นชิ้นส่วนทรงกระบอกหลายชั้นหนึ่งชิ้น
    • ครึ่งหนึ่งของดิสก์ถูกโพลาไรซ์ในทิศทางตรงข้ามกัน และสามารถถูกกระตุ้นเป็นสองเฟส A/B ได้
    • เมื่อกระตุ้น LPE ในสองเฟสด้วยแรงดันความถี่สูงที่มีความต่างเฟสเวลา λ/4 สเตเตอร์จะเกิดการเคลื่อนที่แบบ นูเทชัน รอบแกน
    • นูเทชันนี้ทำงานเหมือนสันนูนและร่องหนึ่งชุดที่เคลื่อนที่ไปตามเส้นรอบวงบนผิวด้านบนของออสซิลเลเตอร์ และแอมพลิจูดประมาณ 2µm จึงมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า
    • แรงเสียดทานที่เกิดจากการสัมผัสด้วยแรงกดระหว่างสเตเตอร์กับโรเตอร์ถ่ายโอนพลังงานไปยังโรเตอร์ และโรเตอร์กับเฟืองเอาต์พุตจะหมุนในทิศทางตรงข้ามกับคลื่นเดินทางของสเตเตอร์

  • จุดเหมือนและความต่างจาก Ring-Type USM

    • มอเตอร์ทั้งสองแบบใช้ชิ้นส่วนเพียโซอิเล็กทริกสร้างการสั่นดัดงอของสเตเตอร์ และเพิ่มการสั่นของออสซิลเลเตอร์ด้วยการกระตุ้นแบบอัลตราโซนิก
    • สร้างคลื่นเดินทางบนผิวสเตเตอร์ และใช้แรงเสียดทานหมุนโรเตอร์ไปในทิศทางตรงข้ามกับคลื่นเดินทาง
    • มอเตอร์ทั้งสองแบบไม่ได้ยินด้วยหูคน แต่ไมโครโฟนที่ไวอาจบันทึกเสียงรบกวนได้ระหว่างถ่ายวิดีโอ และไม่ได้ออกแบบมาสำหรับการทำงานต่อเนื่องเป็นเวลานาน
    • Ring-Type USM สร้างคลื่นเดินทาง 7–9 ลูกบนสเตเตอร์รูปวงแหวน
    • Micro USM ทำการเคลื่อนที่แบบนูเทชันบนสเตเตอร์ทรงกระบอก ซึ่งใกล้เคียงกับสันนูนและร่องหนึ่งชุด
    • Micro USM มีขนาดเล็กกว่ามาก แต่มีความเร็วเอาต์พุตค่อนข้างสูง จึงต้องใช้ชุดเกียร์ทดรอบ
    • Micro USM และ Micro USM II มีต้นทุนการผลิตค่อนข้างต่ำ จึงถูกใช้ในเลนส์ราคาประหยัดและระดับกลาง
    • ตัวอย่างเลนส์ ได้แก่ Canon EF 70-300mm F4-5.6 IS USM, EF 90-300mm F4.5-5.6 USM, EF 28-105mm F4-5.6 USM, EF-S 18-55mm F3.5-5.6 II USM เป็นต้น

Stepper Motor, STM

  • Canon เปิดตัว EF 40mm F2.8 STM และ EF-S 18-135mm F3.5-5.6 IS STM ในเดือนมิถุนายน 2012 และเลนส์เหล่านี้เป็นรุ่นแรกที่ใช้สัญลักษณ์ STM
  • STM ย่อมาจาก stepper motor และแม้ AFD จะใช้เทคโนโลยีสเต็ปเปอร์เช่นกัน แต่มอเตอร์ของเลนส์ STM มีขนาดเล็กกว่ามากและมีโครงสร้างต่างกัน
  • เลนส์ Canon STM ให้การทำงาน AF ที่เงียบมากและลื่นไหล จึงถือเป็นตัวเลือกที่เหมาะกับทั้งการถ่ายภาพนิ่งและวิดีโอ
  • STM ถูกใช้อย่างแพร่หลายไม่เพียงในเลนส์ EF, EF-S แต่ยังรวมถึงเลนส์ RF, RF-S รุ่นใหม่ด้วย
  • ตัวอย่างเลนส์ที่ใช้ ได้แก่ Canon EF 40mm F2.8 STM, EF-S 24mm F2.8 STM, RF 28-70mm F2.8 IS STM, RF-S 18-45mm F4.5-6.3 IS STM เป็นต้น

  • วิธีส่งกำลังสองแบบ

    • Canon ใช้วิธีส่งกำลังสองแบบเพื่อเปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบหมุนของ STM ให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นของกลุ่มเลนส์โฟกัส
    • Lead-Screw-Type STM: ใช้ไดรฟ์แบบหนอนเพื่อเลื่อนชุดเลนส์โฟกัสไปตามแนวแกนบนรางนำสองเส้น
    • Gear-Type STM: ใช้ล้อเฟือง และสุดท้ายเชื่อมต่อกับกระบอกโฟกัสที่มีร่องเฮลิคัล
    • แม้วิธีส่งกำลังจะแตกต่างกัน แต่มอเตอร์สเต็ปเปอร์จริงเป็นแบบเดียวกัน

  • การออกแบบ can-stack

    • มอเตอร์ของเลนส์ STM เป็นสเต็ปเปอร์มอเตอร์ไบโพลาร์ 2 เฟส และใช้โรเตอร์แม่เหล็กถาวร
    • ต่างจากสเต็ปเปอร์ AFD รุ่น STM ใช้สเตเตอร์สมมาตรตามการหมุน
    • มอเตอร์ Canon STM มี 20 field pole หรือ 10 field pole ต่อเฟส
    • ขดลวดแต่ละเฟสถูกล้อมด้วยเปลือกเหล็ก และฟันรูปสามเหลี่ยมยื่นเข้าหาศูนย์กลางโดยจัดเรียงสลับกัน
    • วงแหวนฟันสเตเตอร์ของเฟส A และ B ต้องเหลื่อมกัน 18 องศา และโครงสร้างนี้เรียกว่า can-stack หรือ tin-can design
    • โรเตอร์เป็นกระบอกเซรามิกเฟอร์ไรต์ที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในรูปแบบ 10 ขั้ว
    • หลังการทำงาน 4 ขั้น โรเตอร์จะหมุน 72 องศา และต้องใช้ 20 สเต็ปเพื่อหมุนครบ 1 รอบ
    • เนื่องจากโรเตอร์ติดตามสนามแม่เหล็กอย่างแม่นยำ จึงไม่จำเป็นต้องมีระบบควบคุมป้อนกลับแยกต่างหาก
    • มอเตอร์ของเลนส์ Canon STM เป็นยูนิตขนาดเล็กมาก เส้นผ่านศูนย์กลาง 8mm และเล็กกว่า DC Micro Motor ด้วยซ้ำ
    • ด้วยขนาดนี้ STM จึงเหมาะกับชิ้นเลนส์โฟกัสขนาดเล็กมากกว่า และมีโอกาสน้อยที่จะใช้กับเลนส์ซูเปอร์เทเลโฟโต้ที่มีน้ำหนักมาก
    • เลนส์ Canon STM ใช้ focus-by-wire จึงรองรับ Full-Time Manual Focus ได้ตลอดเวลา

Nano USM

  • Nano USM เป็นองค์ประกอบล่าสุดที่เพิ่มเข้ามาในตระกูลมอเตอร์อัลตราโซนิกของ Canon ซึ่งใช้งานมาตั้งแต่ปี 2016 จนถึงปัจจุบัน
  • Canon นำ Nano USM มาใช้ครั้งแรกเมื่อเปิดตัวเลนส์ EF-S 18-135mm F3.5-5.6 IS USM และในปีเดียวกันก็ยุติการใช้ Micro USM ซึ่งเป็นมอเตอร์อัลตราโซนิกแบบก่อนหน้า
  • Nano USM สร้างการสั่นด้วยชิ้นส่วนเซรามิกเพียโซอิเล็กทริก แต่ไม่ได้สร้างเอาต์พุตแบบหมุน
  • เป็น ไดรฟ์เชิงเส้น ที่สร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้นโดยไม่ใช้กระบอกเฮลิคัลหรือลีดสกรู และดันเซลล์เลนส์โฟกัสโดยตรงไปตามแนวแกนบนรางนำ
  • ชุดเลนส์โฟกัสติดตั้งเอนโค้ดเดอร์ตำแหน่งที่มีแถบสีเข้มและแถบสะท้อนแสงสลับกัน และเซ็นเซอร์อินฟราเรดจะนับสเต็ปการเคลื่อนที่

  • โครงสร้างแอคชูเอเตอร์

    • ชิ้นส่วนหลักคือแอคชูเอเตอร์ Nano USM ซึ่งเป็นชิ้นโลหะยืดหยุ่นขนาดเล็กยาวประมาณ 20mm
    • ด้านล่างติดชิ้นส่วนเซรามิกเพียโซอิเล็กทริก และบนผิวด้านล่างของชั้นเพียโซอิเล็กทริกมีอิเล็กโทรด 3 จุด
    • ปุ่มยื่นเล็ก ๆ 2 จุดด้านบนสัมผัสกับรางสไลด์คงที่ด้วยแรงกด
    • แม้มีขนาดเล็กมาก แต่สร้างแรงบิดเอาต์พุตได้ค่อนข้างสูง และให้ลักษณะการเริ่ม-หยุดที่รวดเร็วกับความเร็วเอาต์พุตสูงที่ควบคุมได้

  • โหมดการสั่นสองแบบและการเคลื่อนที่เชิงเส้น

    • ระหว่างการทำงาน Nano USM เข้าสู่โหมดการสั่นดัดงอสองแบบ
    • Mode 1 เป็นโหมดดัดงอนอกระนาบที่ทำให้แอคชูเอเตอร์มีรูปทรงคล้ายอาน
    • Mode 2 เป็นโหมดดัดงอนอกระนาบอีกแบบที่ทำให้แอคชูเอเตอร์มีรูปคลื่น
    • โหมดทั้งสองถูกกระตุ้นด้วยแรงดันความถี่สูงใกล้ความถี่เรโซแนนซ์ตามธรรมชาติของตัวโลหะยืดหยุ่น
    • เมื่อโหมดการสั่นสองแบบรวมกัน จุดสัมผัสจะเคลื่อนที่เป็นวงรี และแรงปฏิกิริยาเสียดทานกับรางสไลด์คงที่จะทำให้เฟรม Nano USM เคลื่อนที่เชิงเส้น
    • แอมพลิจูดจริงมีขนาดเล็กมาก จึงมองไม่เห็นการเปลี่ยนรูประหว่างการทำงาน
    • ความถี่กระตุ้นอัลตราโซนิกไม่ได้ยินด้วยหูคน และมีโอกาสต่ำที่จะถูกไมโครโฟนบันทึกได้
    • เนื่องจากเอาต์พุตค่อนข้างต่ำ Nano USM จึงมักถูกเลือกใช้เมื่อเคลื่อนย้ายกลุ่มชิ้นเลนส์ที่เล็กกว่า
    • เลนส์ Nano USM ก็ใช้ focus-by-wire จึงรองรับ Full-Time Manual Focus

  • Dual Nano USM

    • Canon RF 70-200mm F2.8L IS USM ที่เปิดตัวในปี 2019 เป็นเลนส์รุ่นแรกที่ติดตั้งเทคโนโลยี Dual Nano USM
    • Dual Nano USM เป็นวิธีติดตั้งระบบขับเคลื่อนอัลตราโซนิกขนาดเล็กสองชุดไว้ภายในกระบอกเลนส์
    • ชุดขับ AF แต่ละชุดขยับหนึ่งในสองกลุ่มโฟกัสภายใน
    • ชุดหนึ่งรับผิดชอบกลุ่มโฟกัส
    • อีกชุดหนึ่งรับผิดชอบกลุ่มโฟลตติ้ง
    • เลนส์ Canon RF 100-300mm F2.8 L IS USM ก็รวมระบบ Dual Nano USM ไว้ด้วย

Voice Coil Motor, VCM

  • VCM เริ่มถูกใช้เป็นระบบขับเคลื่อน AF ในเลนส์ถ่ายภาพของ Canon ตั้งแต่ปี 2024
  • Canon ใช้ voice coil motor มาตั้งแต่ก่อนหน้านี้เพื่อขับเคลื่อน ชุดระบบป้องกันภาพสั่นไหว และในเลนส์ภาพยนตร์ก็ถูกใช้เป็นระบบขับเคลื่อน AF มานานหลายทศวรรษแล้ว
  • Canon RF 35mm F1.4 L VCM เป็นเลนส์ถ่ายภาพตัวแรกที่ติดตั้ง voice coil motor
  • VCM ให้ทั้งขนาดเล็ก น้ำหนักเบา การตอบสนองรวดเร็ว การควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำ แรงขับเคลื่อนสูง และการสูญเสียจากแรงเสียดทานต่ำ
  • ด้วยการออกแบบแบบเชิงเส้น จึงไม่ต้องใช้กระบอกเลนส์แบบเกลียวหรือ lead screw เพื่อแปลงการหมุนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น และแทบไม่มีเสียงแม้เมื่อบันทึกเสียงด้วยไมโครโฟนที่ไวต่อเสียง จึงเหมาะกับทั้งภาพนิ่งและวิดีโอ

  • หลักการทำงาน

    • ในเลนส์ Canon RF 35mm F1.4 L VCM มี voice coil motor เหมือนกัน 2 ตัวติดอยู่กับชุดเลนส์โฟกัส
    • โครงสร้างแบบสมมาตรช่วยป้องกันไม่ให้เกิดแรงเค้นที่偏ไปด้านใดด้านหนึ่งในกลไก และรับประกันการเลื่อนที่นุ่มนวล
    • voice coil แต่ละตัวรองรับด้วยรางเลื่อนที่ผ่านตรงกลาง และรางนี้กำหนดช่วงการเคลื่อนที่ตามแนวแกน
    • ทั้งสองด้านของคอยล์มีแม่เหล็กถาวรกำลังสูงวางไว้ด้านบนและด้านล่าง ทำให้สนามแม่เหล็กผ่านคอยล์
    • เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านคอยล์ Lorentz force จะกระทำต่อคอยล์ ทำให้เคลื่อนที่ตามแนวแกนไปตามรางเลื่อน
    • แรงที่เกิดขึ้นแปรผันตามความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กของสนามแม่เหล็กและความเข้มของกระแสไฟฟ้า ส่วนทิศทางของแรงขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสไฟฟ้า
    • สามารถจ่ายพัลส์แรงดันสั้นมากเข้าไปยังคอยล์เพื่อขับเคลื่อนไปในทิศทางที่ต้องการได้อย่างแม่นยำมาก
    • ข้อเสียคือแม้เมื่อเลนส์โฟกัสไม่ได้เคลื่อนที่ การควบคุมตำแหน่ง ก็ต้องยังทำงานอยู่เพื่อรักษาตำแหน่งของคอยล์

เลนส์ RF ไฮบริดและการผสาน VCM/Nano USM

  • เมื่อ Canon นำ VCM มาใช้ในเลนส์ RF ก็ได้เปิดตัวซีรีส์ เลนส์ไฮบริด ที่มุ่งตอบโจทย์ทั้งช่างภาพและผู้ผลิตวิดีโอ
  • เลนส์เหล่านี้เป็นเลนส์ L สำหรับเมาท์ RF และออกแบบมาเพื่อผสานข้อดีของเทคโนโลยีภาพนิ่งและวิดีโอ เช่น วงแหวนปรับรูรับแสงแบบแมนนวลที่มักพบในเลนส์ภาพยนตร์
  • ตัวอย่างเลนส์ RF ไฮบริดมีดังนี้
    • Canon RF 24mm F1.4 L VCM
    • Canon RF 35mm F1.4 L VCM
    • Canon RF 50mm F1.4 L VCM
  • Canon RF 35mm F1.4 L VCM ใช้ระบบขับเคลื่อน AF สองระบบร่วมกัน
    • VCM หนึ่งคู่ขับเคลื่อนกลุ่มเลนส์โฟกัสหลัก
    • ยูนิต Nano USM ขับเคลื่อนชิ้นเลนส์แบบ floating
  • กลุ่มเลนส์โฟกัสหลักประกอบด้วยชิ้นเลนส์ 4 ชิ้นและมีน้ำหนักค่อนข้างมาก จึงต้องใช้ระบบ AF ที่มีกำลังสูง
  • เลนส์ floating เป็นชิ้นเลนส์เดี่ยว จึงสามารถขับเคลื่อนได้เพียงพอด้วย Nano USM ที่เล็กกว่า

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2025-03-11
ความคิดเห็นบน Hacker News

  • หลังจาก Canon กีดกันผู้ผลิตรายอื่นใน เลนส์ RF แล้ว Canon ก็ไม่ใช่ตัวเลือกอีกต่อไป
    ผมซื้อเลนส์ AF ตัวสุดท้ายของ Viltrox มา ซึ่งยอดเยี่ยมมาก และหลังจาก Canon กดดัน ก็เสียใจที่ซื้อบอดี้ RF
    ตอนนี้ Canon อนุญาตผู้ผลิตรายอื่นเฉพาะกับบอดี้เซนเซอร์ครอป แต่ Fuji, Sony, Leica, Nikon ต่างก็อนุญาตเลนส์จากผู้ผลิตรายอื่นทั้งหมด ผมเลยย้ายไป Fuji และไม่คิดจะกลับไป

    • ผมก็เสียใจนิด ๆ ด้วยเหตุผลเดียวกัน
      ผมชอบ Canon แต่ ระบบเลนส์แบบปิด ไม่ใช่สิ่งที่เหมาะเลย และราคาก็แพงเหลือเชื่อ
      อะแดปเตอร์ที่บอกว่าให้ใช้เลนส์จากผู้ผลิตรายอื่นได้ก็แย่ทั้งหมด
    • พูดตรง ๆ ก็น่าเสียดายอยู่เหมือนกันที่ Canon ตามหลัง Sony แล้วทั้งด้าน เทคโนโลยีเซนเซอร์ และคุณภาพออปติกของเลนส์ แต่ยังผลักดันให้ใช้แต่เลนส์ของตัวเองราคาแพง
      คิดถึงยุคที่เมาท์ EF เดิมถูกใช้เหมือนภาษากลางของเมาท์ออโต้โฟกัส และมีระบบนิเวศเลนส์อย่าง Sigma, Tamron ที่คึกคัก
      แม้ตอนนี้ เลนส์ Sigma Art สำหรับเมาท์ SLR บางตัว เช่น 40mm และ 105mm f/1.4 ก็ยังไม่มีใครเทียบได้ในแง่คุณภาพภาพ
    • ผมไม่ชอบที่ Canon กันผู้ผลิตเลนส์รายอื่นออกไป แต่ก็คิดว่าถ้า Canon รักษารายได้จากเลนส์ไว้ไม่ได้ ตัวกล้อง Canon เองก็อาจไม่เหลืออยู่แล้วก็ได้
    • เดี๋ยวก่อน Canon กลับลำจากจุดยืนนี้อีกแล้วเหรอ?
      ผมนึกว่าในที่สุดพวกเขาเริ่มเปิดเมาท์ให้ผู้ผลิตรายอื่นแล้ว แต่ถ้าความจริงไม่ใช่อย่างนั้นก็น่าผิดหวังจริง ๆ
    • ผมก็อยู่ในสถานการณ์เดียวกัน
      ถ้ากลุ่มเลนส์ของ Canon โดยรวมยอดเยี่ยมกว่านี้คงจะโกรธน้อยลง แต่เลนส์ RF ซูมมุมกว้างพิเศษ แต่ละตัวไม่ซอฟต์ก็วินเยตต์หนัก
      ผมคืน RF 15-35mm ราคา 2,200 ดอลลาร์ไปแล้ว และตอนนี้ถ่ายภาพทิวทัศน์ด้วย iPhone Pro ไปเลย

  • สมัยก่อน ถ้าจะถ่ายรูปสุนัขต้องใช้โฟกัสแมนนวล
    เสียงจาก Ring USM AF รุ่นแรก ๆ ในเลนส์ 85mm/1.8 ซึ่งดูเหมือนมนุษย์จะไม่ได้ยิน ทำให้สุนัขคลั่งจนวิ่งออกจากห้องไป
    ตอนแรกผมนึกว่าเป็นผลทางจิตวิทยาจากการเล็งกล้องใส่ แต่คืนหนึ่งผมซ่อนอยู่หลังม่านแล้วหมุนแค่มอเตอร์ AF สุนัขก็ออกจากห้องทันที
    มอเตอร์ USM AF รุ่นหลัง ๆ เงียบสำหรับสุนัข และตั้งแต่นั้นมันก็โอเคกับการถูกถ่ายรูป

    • สุนัขของผมก็เริ่มเกลียดกล้องเหมือนกัน และผมก็สงสัยว่าเป็นเพราะการโฟกัสของ USM หรือเปล่า
      ตอนแรกอาจเป็นอย่างนั้น แต่ตอนนี้ไม่ว่าจะเป็น USM หรือไม่ มันก็ไม่ชอบกล้องใด ๆ เลย

  • เป็นเว็บไซต์ที่เจ๋งจริง ๆ
    บทความนี้ของผู้เขียนคนเดียวกันพูดถึงคำถามที่เป็นเชิง อัลกอริทึม มากขึ้น ว่าเมื่อบอดี้กล้องกดปุ่ม “โฟกัส” แล้วจะตัดสินใจใช้มอเตอร์เหล่านี้จริง ๆ อย่างไร: https://exclusivearchitecture.com/03-technical-articles-DSLR...
    ผมหาบทความที่พูดถึงว่าบอดี้กล้องตัดสินใจอย่างไรว่าอะไรคือวัตถุที่ต้องการหรือไม่ใช่ไม่เจอ
    ดูจากการที่มันตรวจจับใบหน้าคนหรือหน้านกได้ ก็น่าจะมีสายงาน machine learning เข้าไปเกี่ยวข้องอยู่บ้าง

    • ทุกวันนี้น่าจะใช้ โมเดล AI จดจำรูปแบบ ที่ผ่านการฝึกมาก่อน และในกล้องมิเรอร์เลสที่ใช้ความละเอียดเต็มของเซนเซอร์ภาพหลักเพื่อวิเคราะห์ฉากได้ เรื่องนี้น่าประทับใจกว่ามากและใช้ CPU เยอะด้วย
      DSLR แบบดั้งเดิมระดับสูงบางรุ่นมีเซนเซอร์วัดแสง “ความละเอียดสูง” ราว 0.1MP เพื่อช่วยระบบ AF ตัวอย่างเช่น iSA และ iTR ของ Canon https://www.canon.com.hk/cpx/en/technical/pa_Overview_of_65-...
      ตามธรรมเนียมแล้ว กล้องจะโฟกัสไปยังจุดโฟกัสเดียวที่ช่างภาพเลือก หรือในโหมดโฟกัสพื้นที่กว้างกว่า ก็มักจะเลือกจุดที่ใกล้ที่สุดในบรรดาจุดเหล่านั้น
      ในโหมด AF ติดตาม กล้องต้องป้องกันไม่ให้โฟกัสกระโดดกะทันหันเมื่อวัตถุฉากหน้าบังวัตถุเดิมชั่วคราว และต้องคาดการณ์การเคลื่อนไหวเพื่อไล่ตามวัตถุที่เคลื่อนที่เร็ว
      รุ่นระดับสูงสามารถปรับได้ว่าจะให้การติดตามวัตถุตอบสนองไวขึ้น หรือยึดวัตถุเดิมไว้ให้นานขึ้น และยังตั้งค่าความเป็นเส้นตรงของการเคลื่อนไหวของวัตถุได้ด้วย
    • เอกสารโปรโมตของ Elan 7 ก็บอกว่ากล้องสามารถตัดสินค่าแสงจากฐานข้อมูลภาพถ่ายหลายร้อยภาพได้
      ผมไม่รู้ว่ามันทำงานอย่างไร แต่ก็อยากเห็นรูปถ่ายที่ใช้ “ฝึก” ระบบนี้เมื่อ 25 ปีก่อน

  • ในฐานะคนที่ใช้ Canon มาตั้งแต่กลางยุค 80 อ่านแล้วน่าสนใจจริง ๆ
    ยังมีชุดบทความทั้งหมดเกี่ยวกับเทคโนโลยีเลนส์ของ Canon ด้วย: https://exclusivearchitecture.com/03-technical-articles-CLT-...

    • ขอบคุณสำหรับฟีดแบ็ก และดีใจที่คุณเจอบทอื่น ๆ ด้วย
      ส่วนใหญ่เขียนเสร็จแล้ว

  • เป็นงานที่น่าสนใจจริง ๆ
    ผมหงุดหงิดและบ่นมาตลอดว่าไม่มีวิธีที่สมเหตุสมผลเลยในการควบคุมมอเตอร์โฟกัสของเลนส์เหล่านี้โดยตรงด้วย วงล้อ follow focus ระหว่างถ่ายวิดีโอ
    คนถ่ายวิดีโอกำลังเอาแถบฟันเฟืองหยาบ ๆ ไปพันรอบนอกเลนส์ที่มีมอเตอร์โฟกัสในตัวอยู่แล้ว แล้วก็ยังต้องขันยึดอุปกรณ์ follow focus แบบกลไกขนาดใหญ่อีก
    ดูเหมือนผู้ผลิตไม่ยอมเปิดให้ควบคุมโดยตรง เพราะต้องการปกป้องไลน์เลนส์ “Cinema” ที่ขายเลนส์มาตรฐานแบบแมนนวลราคาหลายพันดอลลาร์
    แต่ถึงอย่างนั้นก็ยังขายเลนส์ที่ตั้งชื่อแค่ว่า “Hybrid” ราวกับว่าเหมาะกับงานวิดีโอมากกว่า ทั้งที่ไม่มีแม้แต่วงแหวนโฟกัสแบบมีเฟืองให้เข้ากับอุปกรณ์ follow focus และไม่มีพอร์ตควบคุมสำหรับขับมอเตอร์ AF ด้วยวงล้อโฟกัส
    ผมดู SDK ควบคุมกล้องของ Canon แล้ว พบว่าทั้งไลน์ไม่มีการควบคุมโฟกัส ยกเว้นกล้อง PTZ สองรุ่นที่ไม่เหมาะกับงานภาพยนตร์

    • Nikon เพิ่งเปิดตัว เลนส์ซูมไฟฟ้า ไป จึงหวังว่าจะมีผลิตภัณฑ์แบบนี้ออกมาอีกมากขึ้นในอนาคต
      https://www.nikon.com/company/news/2025/0213_imaging_02.html
    • โปรเจกต์ข้าง ๆ ที่ปล่อยทิ้งไว้ของผมคือการควบคุมออโต้โฟกัสของกล้อง Sony Alpha โดยเฉพาะ A7ii และ A7iii ที่มีอยู่ เพื่อทำ focus stacking
      ใช้ถ่ายภาพหลายสิบภาพโดยให้ระยะโฟกัสต่างกันน้อยมาก แล้วค่อยนำไปรวมใน Photoshop ภายหลัง
      ผมใช้เวลาพอสมควรในการหา API ซึ่ง Sony เคยทำไว้ตัวหนึ่ง แต่แทบลบมันออกจากอินเทอร์เน็ตไปหมด และเมลที่ส่งไปขอก็ถูกเพิกเฉย
      ต่อให้มี API การได้ผลลัพธ์ก็ยังยุ่งยาก
      ดูเหมือนว่ามอเตอร์โฟกัสจะขยับทีละสเต็ปได้ถูกต้องหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับว่าขณะนั้นกล้องกำลังยุ่งแค่ไหน และผมกำลังลองชุดคำสั่ง [ถ่ายภาพ] - [รอ] - [เลื่อนโฟกัส] - [รอ] - [ถ่ายภาพ] หลายแบบ แต่ขั้นตอนไหนที่สำเร็จจริงดูสุ่มมากเกินไป

  • ผมอยากรู้มาตลอดว่า ระบบออโต้โฟกัส แบบต่าง ๆ ทำงานอย่างไร หน้านี้ยอดเยี่ยมมาก
    ที่ผมใช้จริงคือ Nikon เลยอยากให้มีบทความแบบนี้สำหรับระบบออโต้โฟกัสของ Nikon อีกสักบทความ
    ผมยังมีเลนส์ออโต้โฟกัสอยู่หลายตัวที่ไม่มีมอเตอร์ AF อยู่ในเลนส์เลย โดยมอเตอร์อยู่ในบอดี้กล้อง และสกรูเล็ก ๆ บนเมาท์เลนส์จะถ่ายทอดการหมุนไปยังชิ้นส่วนโฟกัสในเลนส์
    ในกล้องของผม วิธีนี้ช้าและเสียงดังมาก

    • ตารางความเข้ากันได้ ระหว่างเลนส์/บอดี้ของ Nikon ซับซ้อนจนน่ากลัว: https://www.kenrockwell.com/nikon/compatibility-lens.htm
      ในทางกลับกัน สำหรับ Canon ผมมองว่า “วัดแสงไม่ได้” แทบไม่ค่อยเป็นปัญหา
      ตลอดหลายสิบปีที่ใช้ Canon DSLR ผมเห็น Nikon ยิงเท้าตัวเองสองครั้ง
      ตอนที่ Nikon เปิดตัวเลนส์ “E” ซึ่งใช้รูรับแสงอิเล็กทรอนิกส์เหมือน Canon และการออกแบบสมัยใหม่ทั้งหมด บอดี้ที่เข้ากันได้มีน้อยมาก และไม่มีการมองการณ์ไกลในการปูฐานบอดี้ที่รองรับไว้ก่อนปล่อยเลนส์
      ตัวอย่างเช่น เลนส์รุ่นนี้จากปี 2008 https://www.kenrockwell.com/nikon/24mm-pc.htm มีบอดี้ที่รองรับเก่าสุดจากปี 2007 และไม่ทำงานกับบอดี้ DX หลายรุ่นอย่าง D90 รวมถึงกล้องฟิล์มทุกตัว
      ตอนที่ Nikon เปิดตัวเลนส์มอเตอร์สเต็ปเปอร์ AF-P ในปี 2016 ก็ไม่มีบอดี้ที่รองรับก่อนปี 2013 และยังขาดการเตรียมพร้อมเผื่ออนาคตอีกเช่นกัน
      Canon เคยทำให้ผู้ใช้โมโหสองครั้งตอนเปลี่ยนจากเมาท์ FL ไป FD และจาก FD ไป EF แต่กับ EF นั้นแทบทำถูกทางทั้งหมด: เป็นอิเล็กทรอนิกส์ล้วน ไม่มีคันเลื่อนรูรับแสง ไม่มีสกรูโฟกัส และมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่
      เมื่อนำเลนส์ Canon Ring USM AF และ IS จากปี 2017 ไปใส่กับบอดี้ฟิล์ม EOS 650 รุ่นแรกที่ออกในปี 1987, AF และ IS ก็ทำงานได้สมบูรณ์
      ทั้งที่เป็นฟีเจอร์ที่ยังไม่มีอยู่เลยตอน EOS ถือกำเนิดขึ้นมา ดูเหมือนโปรโตคอลอิเล็กทรอนิกส์ของ AF จะไม่ขึ้นกับเทคโนโลยีมอเตอร์ในเลนส์ และ IS ก็จัดการได้ด้วยตัวเลนส์เองโดยที่บอดี้ไม่ต้องรู้
      หลุมพรางด้านความเข้ากันได้ของ Nikon เทียบไม่ได้เลยกับความเข้ากันได้ที่ยอดเยี่ยมแม้ไม่สมบูรณ์แบบของ Canon
      Nikon ทำผิดซ้ำเดิม เช่น ไม่ใส่มอเตอร์ขับด้วยสกรูไว้ในอะแดปเตอร์เมาท์ F-Z และดูเหมือนเป็นบริษัทที่ไม่ชอบคนที่มีเลนส์กับบอดี้เก่า
      เรื่องนี้ก็ไม่ใช่เรื่องใหม่ เพราะอะแดปเตอร์ Nikon F-1 ก็ขาดฟังก์ชันบางอย่างไปเหมือนกัน
    • เลนส์ Nikon ก็ดูเหมือนเดินตามแนวทางคล้ายกันด้วยชื่อเรียกต่างกัน
      มอเตอร์อัลตราโซนิก = AF-S (1998), มอเตอร์สเต็ปเปอร์ = AF-P (2016), มอเตอร์วอยซ์คอยล์ = SSVCM (2022)
      https://imaging.nikon.com/imaging/lineup/lens/glossary/
    • เท่าที่ทราบ เลนส์ Nikon ที่ค่อนข้างสมัยใหม่จะมีมอเตอร์ AF อยู่ในเลนส์

  • ตัวขับเคลื่อนเพียโซอิเล็กทริก พวกนี้เจ๋งมาก
    วิดีโอแสดงกลไก: https://www.youtube.com/watch?v=7iHL4ZCkCKc
    วิดีโอมอเตอร์แบบนั้นหมุนที่ความเร็วสูงสุด: https://www.youtube.com/watch?v=JtttNnmCVmU

    • ตัวขับเคลื่อนในวิดีโอแรกเป็นแอคชูเอเตอร์เพียโซอิเล็กทริกจริง แต่ไม่ใช่ชนิดที่ Canon ใช้ในเลนส์
      ตัวขับเคลื่อนในวิดีโอที่สองดูเกี่ยวข้องกับ Nano USM ของ Canon
    • บริษัทอย่าง Canon ผลิตมอเตอร์หรือแอคชูเอเตอร์แบบนี้เองหรือเปล่า?
      หรือมีบริษัทอื่นที่เชี่ยวชาญชิ้นส่วนแบบนี้โดยเฉพาะ?

  • สิ่งที่ผู้อ่านสายนี้น่าจะสนใจคือ มอเตอร์ประเภทเหล่านี้ทั้งหมดเป็นแบบ open loop จึงไม่สามารถสั่งให้ไปยังสถานะหนึ่งได้อย่างแม่นยำและทำซ้ำได้
    กล่าวคือ ต่อให้ส่งสัญญาณไปยังเลนส์ให้โฟกัสที่ 3 ม. ก็ไม่มีหลักประกันว่าครั้งถัดไปที่โฟกัส 3 ม. จะอยู่ในสถานะเดียวกันเป๊ะ
    ดังนั้นการคาลิเบรตกล้องจึงอาจยุ่งยาก และหลังจากคาลิเบรตครั้งหนึ่งแล้วก็มักไม่อยากไปแตะต้องกล้องอีก

    • ระบบจะหยุดมอเตอร์เมื่อถึงโฟกัสแล้ว ดังนั้นจึงเป็น ระบบ closed loop

  • เป็นบทความที่ยอดเยี่ยม
    ผมมีเลนส์ EF 400mm f2.8 รุ่นที่ 2 อยู่ และเลนส์ตัวนี้โฟกัสได้เร็วบน 7Dmk2 รุ่นเก่ามากกว่า R6Mk2 ที่ใหม่กว่ามากอย่างชัดเจน
    กับเลนส์ตัวอื่นทั้งหมดจะเป็นตรงกันข้าม เลยสงสัยว่าทำไมถึงเกิดเรื่องแบบนี้
    เคยได้ยินมาว่าอาจเป็นเพราะบอดี้ 7D และ 1D รุ่นเก่าส่งกำลังไฟไปยังมอเตอร์ AF มากกว่า แต่ยังไม่เห็นข้อมูลที่ยืนยันได้

    • ผมเพิ่งเคยได้ยินปัญหานี้เป็นครั้งแรก แต่ลองค้นดูอย่างรวดเร็วก็พบกรณีที่คล้ายกันเกี่ยวกับปัญหา AF ของเลนส์ยาวบน R6 II: https://community.usa.canon.com/t5/EOS-DSLR-Mirrorless-Camer...
      ขอโทษที่ให้คำอธิบายไม่ได้ ถ้ามีเวลาอาจลองเจาะลึกดูเพิ่มเติมได้ แต่ยังรับปากไม่ได้

  • @ExAr, เป็นแหล่งข้อมูลชั้นดีมาก และขอบคุณสำหรับความพยายาม
    สงสัยว่าคุณเขียนบล็อกเกี่ยวกับวิธีทำกราฟิกแบบนี้ด้วยไหม
    ตัวอย่างเช่น ภาพช่องมองภาพ นี้ https://exclusivearchitecture.com/images/technical-articles/... น่าประทับใจจริง ๆ
    อยากรู้ว่าจำลองลำแสงและดวงตาอย่างไร

    • จนถึงตอนนี้ยังไม่เคยเขียนบล็อกเกี่ยวกับกระบวนการสร้างภาพประกอบแบบนี้ แต่เป็นไอเดียที่ดี และมีข้อมูลเบื้องหลังอยู่เยอะมาก
      เส้นทางแสงจริงในภาพช่องมองภาพวาดขึ้นด้วยความช่วยเหลือจากวิศวกรออปติกชาวญี่ปุ่น ซึ่งสามารถให้ การจำลอง ray tracing แบบมืออาชีพได้