Система EOS

Январь 15, 2016
1608
Комментариев 0

Система EOS

Выбор новой системы с учетом будущего развития

Почему в электрооптических системах дальномер остается в корпусе фотокамеры, а движение объектива выполняется приводом, встроенным в сам объектив?

Для ответа на этот вопрос вернемся в 1985 год, когда возникла новая тенденция встраивания систем полной автофокусировки в зеркальные камеры. Тогда многие изготовители фотоаппаратов, кроме Canon, решили размещать дальномер и привод в корпусе (системы, в которых двигатель привода автофокусировки встроен в корпус фотоаппарата, а движение объектива выполняется через механическое сочленение). Эта система хорошо работает со стандартными зум-объективами и объективами со стандартными фокусными расстояниями, однако, учитывая главное достоинство зеркальных камер — использование объективов любого типа, от объективов «рыбий глаз» до супер-телеобъективов, — компания Canon приняла решение отказаться от использования этой системы по следующим причинам:

Система имеет низкую эффективность, так как один и тот же двигатель должен работать со сменными объективами всех типов (у которых крутящий момент фокусировки может отличаться в 10 раз).
При установке экстендера между объективом и корпусом разрывается механическая связь привода автофокусировки, что затрудняет дальнейшее развитие системы в будущем.
С точки зрения устойчивости к воздействию окружающей среды и долговечности недопустимо полагаться на один двигатель для всех объективов в камере, который должен обеспечивать постоянные характеристики при любых условиях окружающей среды, от холода Арктики до тропической жары.

В дополнение к этим фундаментальным техническим недостаткам, система со встроенным двигателем не соответствует базовым представлениям Canon о разработке фотокамер с использованием мехатроники, в которых особое внимание уделяется эффективности и гибкости системы: для этого идеальный привод для решения каждой задачи располагается вблизи соответствующего перемещаемого блока, а для всех операций передачи данных и команд перемещения используется электронная система управления.

Более того, компания Canon также сочла, что тенденция к автоматизации — это не простое добавление автофокусировки в зеркальные камеры, это сигнал о наступлении периода инноваций, который будет продолжаться какое-то время и в будущем. В компании Canon следили за разработанными тогда улучшенными технологиями, такими как USM, BASIS (датчик изображения на основе хранения) и технологиями компонентов EMD и, внимательно изучив их с точки зрения слияния инновационных технологий и новых функций (автофокусировка) и с точки зрения будущего потенциала для технологического развития, решили, что как для пользователей, так и для Canon лучше всего было бы избавиться от старых, сдерживающих развитие технологий и создать новую систему, которая, в конечном счете, опередит все остальные системы. Поэтому в компании Canon было принято решение о разработке электрооптической системы EOS на основе оригинальной концепции корпусов для фотокамер Canon с приводом фокусировки, встроенным в объектив, и полностью электронной системой крепления.

Убедившись в правильности решения Canon, другие изготовители фотоаппаратов начали встраивать системы привода в объективы и отказываться от механически подключаемых систем передачи данных.

Рис. 1 — Основная структура системы управления

Основная структура системы управления электрооптических систем EOS

Электрооптическая система EOS концентрируется вокруг корпусов обычных и цифровых фотокамер и состоит из различных компонентов, таких как полный набор вспышек и объективов EF. С точки зрения управления всей системой различные датчики, микропроцессоры, приводы, источники света, электронные шкалы, входные переключатели и источники питания мастерски переплетены: множество функций и всевозможных компонентов работает вместе, как единый инструмент для создания выразительных фотографий, позволяя запечатлевать и отображать избранные моменты в потоке времени. Эта система характеризуется тремя основными возможностями:

Управление многопроцессорной системой
Высокоскоростной сверхминиатюрный компьютер, расположенный в корпусе фотокамеры, взаимодействует с микрокомпьютерами, расположенными в объективе и вспышке (для высокоскоростной обработки данных, вычислений и передачи данных), поддерживая управление системой на высоком уровне.

Система со множеством приводов
Рядом с каждым подвижным блоком расположен идеальный привод для этого блока, что создает встроенную систему со множеством приводов, которая обеспечивает высокий уровень автоматизации, эффективности и производительности.

Полностью электронный интерфейс
Передача данных между корпусом, объективом и вспышкой выполняется электронным способом без каких-либо механических связей. При этом не только повышаются функциональные возможности современной системы, но также формируется сеть, способная включить в себя будущие усовершенствования системы.

Полностью электронное крепление и система передачи данных
Ключевым элементом при реализации полностью электронной системы передачи данных между корпусом и объективом является крепление EF. Это большое крепление имеет угол поворота 60° и расстояние от фланца опорной поверхности крепления до фокальной плоскости 44,00 мм. Передача информации между корпусом и объективом выполняется мгновенно через 8-разрядный двунаправленный канал цифровой связи с использованием трех пар контактов из восьми контактов, расположенных на креплении корпуса, и семи контактов (в состав которых входят общие контакты) на креплении объектива. Высокоскоростной сверхминиатюрный компьютер посылает в объектив команды четырех типов:

Передать указанные данные объектива.
Переместить объектив указанным образом.
Закрыть диафрагму на указанное число шагов.
Открыть диафрагму полностью.

Первичные данные, передаваемые из объектива в ответ на команду, показаны в табл. 1. Передача данных выполняется сразу после прикрепления объектива к корпусу камеры и впоследствии при выполнении операций любого типа. Данные приблизительно 50 типов передаются в реальном масштабе времени в соответствии с ситуацией.

Таблица 1. Содержимое передаваемых данных

Преимущества полностью электронной системы крепления

К возможностям полностью электронного крепления большого диаметра относятся следующие:

Реализация бесшумной, высокоскоростной автофокусировки с высокой точностью. Благодаря возможности выбора и встраивания привода, оптимального для каждого объектива, можно реализовать бесшумную, быструю и точную автофокусировку для всех объективов, от объективов «рыбий глаз» до супер-телеобъективов.
Реализация бесшумного и точного управления диафрагмой. Цифровое управление диафрагмой с высокой точностью реализуется за счет встраивания идеальной системы EMD в каждый объектив.
Встроенная система EMD позволяет закрывать диафрагму для проверки глубины резкости при касании кнопки. Более того, встроенная система EMD повышает свободу управления последовательностью съемки, позволяя затемнять линзу диафрагмой во время непрерывной съемки для повышения скорости.
Полностью электронная система управления диафрагмой позволила разработать объективы TS-E — первые в мире объективы, выполняющие наклон и сдвиг при полностью автоматической работе диафрагмы.
Успешное создание объектива EF 50mm f/1.0L USM с большой апертурой. (Это стало возможным только благодаря электрооптической системе крепления большого диаметра EOS.)
Реализация видоискателя, отображающего весь кадр. (В камерах серии EOS-1 реализована практически 100% область съемки.)
Исключение ситуации, когда супер телеобъектив заслоняет видоискатель и зеркало.
При использовании зум-объектива, у которого максимальная апертура изменяется при изменении фокусного расстояния, значения диафрагмы, которые вычисляются в фотокамере или устанавливаются вручную (за исключением максимальной диафрагмы) автоматически компенсируются так, чтобы значение диафрагмы не изменялось при зуммировании. Например, при использовании объектива EF 28-300mm f/3.5-5.6L IS USM с диафрагмой f/5,6 или менее, установленной вручную, параметр диафрагмы не изменяется при зуммировании, хотя максимальная апертура объектива изменяется. Это означает, что при использовании ручного экспонометра или экспонометра вспышки для определения соответствующих параметров камеры при съемке определенной сцены можно просто установить значение диафрагмы вручную в соответствии с показаниями экспонометра, не беспокоясь о зуммировании.
Благодаря тому, что при установке экстендера выполняется автоматическая компенсация и отображается измененное эффективное фокусное расстояние объектива, при настройке камеры в соответствии с измеренными показаниями дополнительная компенсация не требуется даже при использовании ручного экспонометра.
Возможность сделать заднюю апертуру объектива больше, чем ранее, позволяет увеличить предельную светосилу оптической системы. Также возникают преимущества с точки зрения улучшения оптических характеристик при использовании экстендера с супер-телеобъективом.
Благодаря полностью электронной системе крепления, в которой отсутствуют толчки, эксплуатационный шум, механический износ, люфт, потребность в смазке, плохая реакция, снижение точности, вызванное работой рычага, или ограничения конструкции, связанные с механизмами сочленения, присущие системам с механическими соединениями для передачи данных, надежность работы значительно возрастает.
В корпусе камеры не требуется устанавливать механизм связи автоматической диафрагмы или механизм управления диафрагмой, что позволяет делать корпус более легким и компактным, одновременно повышая надежность работы системы.
Высокую надежность обеспечивает система самопроверки работы объектива с помощью встроенного в объектив микропроцессора (который в случае неполадки отображает предупреждение на жидкокристаллическом дисплее камеры).
Так как все управление выполняется электронным способом, разработчики могут проявлять исключительную гибкость и включать новые технологии, например технологии стабилизации изображения, и улучшать характеристики камеры.

Совместимость с новыми технологиями и возможности обновления системы в будущем уже доказаны улучшенными функциями автофокусировки (более высокие скорости, улучшенное прогнозирование автофокусировки для движущихся объектов, совместимость с многоточечной автофокусировкой), уже упомянутыми достижениями в объективах TS-E с автоматической корректировкой апертуры, использованием USM в большинстве объективов EF, разработкой первого в мире объектива со стабилизацией изображения (Image Stabilizer) и созданием системы цифровой зеркальной камеры, которая может работать со всеми объективами EF.