Основная задача объектива для фотосъемки - максимально четкое и точное воспроизведение изображения объекта на пленке или матрице при цифровой фотосъемке. Однако эта задача не проста, так как в элементах объектива непременно содержатся  неоднородности  и  особенности,  которые  не позволяют им собирать лучи света точно в одну точку и вызывают рассеяние света вблизи краев. Эти свойства, которые не позволяют лучам света, выходящим из одной точки объекта, попадать в одну точку идеального изображения или приводят к рассеиванию лучей, проходящих через объектив, называются аберрациями.

Проще говоря, основная цель при конструировании объектива состоит в том, чтобы «определить параметры конструкции объектива для минимизации аберраций». Однако, хотя и не существует единого идеального решения для проектирования объективов определенного типа, существует бесчисленное множество решений, близких к идеальному. Возникает проблема выбора решения, а способ выбора в значительной степени определяет характеристики объектива.

Начиная с XIX века используется метод конструирования объективов, который называется трассировкой лучей. Хотя этот метод  позволяет определить аберрации, он дает возможность выполнять вычисления только в одном направлении (т.е., вычисления аберраций для объектива с заданной конструкцией) и не позволяет определить параметры конструкции объектива по заданным характеристикам аберраций.

В середине 1960-х годов компания Canon впервые разработала реально работающее компьютерное программное обеспечение для аналитического определения детальных конструктивных параметров объективов с почти идеальными конфигурациями для достижения минимальных аберраций (целевых значений), а также компьютерное программное обеспечение для автоматического направления    процедуры анализа.

С тех пор компания Canon продолжает разрабатывать множество других компьютерных программ

Для проектирования объективов. В настоящее время использование этого программного обеспечения позволяет компании Canon постоянно производить точные объективы и получать конечное изделие, не внося почти никаких изменений в исходную концепцию. Если сравнить конструирование объектива с ночным восхождением на гору, то переход от обычных технологий разработки объективов к современным компьютерным методам проектирования Canon аналогичен переходу из состояния, когда в непроницаемом мраке ночи вспышка света на мгновение позволила увидеть лишь площадку под ногами, но приходится продолжать движение, в состояние, когда ясно видна не только дорога, но и пункт назначения, что позволяет спокойно и уверенно двигаться к намеченной цели.

Существуют три основных требования  к формированию изображения идеальным фотографическим объективом:

1. Лучи света, выходящие из одной точки объекта, после прохождения через объектив должны сходиться в одну точку.
2. Изображение плоского объекта, перпендикулярного оптической оси должно оставаться плоским за объективом.
3. Форма плоского объекта, перпендикулярного оптической оси, должна точно и без искажения воспроизводиться на изображении. В дополнение к этим трем общим требованиям компания Canon добавляет еще одно:
4. На изображении должны точно воспроизводиться цвета объекта.

Хотя перечисленные выше четыре требования являются «идеальными» и поэтому не могут быть полностью соблюдены, всегда можно внести улучшения, приближающие результат к этим идеалам. Постоянная цель компании Canon состоит в производстве объективов, относящихся к наивысшему рыночному классу с точки зрения характеристик и качества. Для достижения этой цели устанавливаются очень высокие требования. Для создания объективов с максимально возможным качеством изображения и максимально возможной простотой конструкции используются современные технологии в сочетании с многолетним опытом и накопленными знаниями.

Фото 1 - Автоматизированное проектирование объективов

Для того чтобы предлагать объективы EF, соответствующие потребностям всех пользователей, сформулировано шесть основных целей проектирования Canon, которые описаны ниже. Для объективов Canon EF все эти условия имеют важнейшее значение и должны выполняться для запуска объективов в производство.

Высокое качество по всей площади изображения

Нельзя сказать, что объектив дает высокое качество изображения, если он обеспечивает только высокое разрешение или высокую контрастность. Он должен обеспечивать и то, и другое. Однако, в зависимости от типа объектива, разрешение и контрастность обычно связаны обратной зависимостью, то есть, улучшение одного параметра приводит к ухудшению другого. Для одновременного достижения обеих целей компания Canon активно использует такие элементы, как асферические линзы, флюорит, стекло UD, стекло «super UD» и стекло с высоким коэффициентом преломления, которые обладают замечательными оптическими показателями, обеспечивают резкость, четкость и непревзойденные характеристики изображения (высокое качество фотографий).

Единые для всех объективов характеристики точной цветопередачи

Цветопередача (цветовой баланс) - это традиция Canon и одна из важнейших характеристик объективов EF. Требуется не только оптимизация цветового баланса каждого объектива, но и единство цветового баланса для всех сменных объективов. Компания Canon очень рано создала и начала использовать множество надежных технологий однослойного и особого многослойного покрытия и осуществляет тщательный контроль цветового баланса, начиная с момента разработки серии объективов FD. Для серии объективов EF также используются самые современные компьютерные технологии моделирования, позволяющие определить оптимальный тип покрытия для каждого элемента объектива, как для подавления паразитных изображений, так и для достижения наилучшей цветопередачи, обеспечивая при этом единство цветового баланса для всех объективов.

Эффект естественного размытия

Так как фотографические объективы записывают трехмерные объекты в виде плоских изображений на пленке или датчике изображений, для достижения трехмерного эффекта необходимо получить не только резкое изображение в фокусе, но и естественное размытие объектов, находящихся впереди и позади сфокусированного изображения. Хотя наивысший приоритет состоит в повышении качества изображения в фокальной плоскости, компания Canon также анализирует эффекты корректировки аберраций и другие соображения на этапе проектирования объектива для того, чтобы части изображения, находящиеся не в фокусе, выглядели естественно и приятно для глаз. Для получения эффекта естественного размытия уделяется внимание также и факторам, не относящимся к оптическому проектированию, в том числе разрабатываются круглые диафрагмы, что привело к созданию диафрагм, форма которых очень близка к круговой.

Максимальное удобство в работе

Вне зависимости от оптических характеристик объектива следует всегда помнить о том, что объектив - это инструмент для фотосъемки и поэтому он должен быть удобен и прост в использовании. Конструкция всех объективов EF обеспечивает точную фокусировку вручную, плавное зуммирование и выдающееся удобство работы в целом. Начиная со стадии разработки оптической схемы объектива, конструкторы объективов Canon активно включаются в создание оптических систем (таких, как системы задней и внутренней фокусировки) для ускорения автофокусировки, улучшения характеристик ручной фокусировки, бесшумной работы, а также систем зуммирования с использованием нескольких групп для создания более компактных объективов.

Бесшумная работа

В последние годы камеры и объективы стали более шумными, оказывая влияние на снимаемый объект и зачастую приводя к тому, что фотограф пропускает ценные возможности для фотосъемки. С самого начала при разработке объективов EF компания Canon активно работает над новыми технологиями снижения шума приводов автофокусировки с целью производства объективов, по бесшумности и характеристикам похожих на объективы с ручной фокусировкой. С тех пор компания Canon независимо разработала два типа и четыре модели ультразвуковых двигателей (USM) и вплотную приблизилась к цели: внедрить бесшумно работающие USM во все объективы EF

Надежность

Для обеспечения полной надежности (качества, точности, прочности, ударопрочнос^ти, вибропрочности и долговечности) каждой модели во всех группах объективов EF, для каждого объектива на этапе разработки предполагаются и учитываются различные эксплуатационные условия. Более того, каждый успешный прототип подвергается строгим испытаниям, пока не сформируется окончательное изделие. В процессе производства проводится полный контроль качества на основе фирменных стандартов Canon. Более того, список соображений, учитываемых в стандартах Canon, постоянно пополняется новыми показателями автофокусировки и цифровыми коэффициентами, на основе стандартов Canon для объективов FD, имеющих хорошую репутацию.

Эти шесть положений проектирования являются основами разработки современных объективов EF. Поддержка этих основ -это и есть «пульс Canon», который с момента основания компании создает постоянный поток новых технологий и продолжает биться в непрекращающихся попытках компании Canon, направленных на создание объектива с непревзойденным качеством, приближающимся к идеалу.