內(nèi)容提要：【對焦馬達】 熱度：8
一、超聲波馬達對焦系統(tǒng)
佳能EF鏡頭內(nèi)的超聲波馬達（USM）是世界上首創(chuàng)的鏡頭內(nèi)置超聲波馬達，于1987年首次使用于EF300mm f/2.8L USM鏡頭上，馬達由超聲波的振動力驅(qū)動，操作更加快速而寧靜，令EF鏡頭提供快速、精確和接近無聲的自動對焦操作。由于USM直接驅(qū)動式的結(jié)構(gòu)非常簡單，令鏡頭自動對焦系統(tǒng)更加耐用。
令對焦的過程變得快速而準(zhǔn)確，一直是各相機、鏡頭生產(chǎn)商的研究目標(biāo)。一般自動對焦系統(tǒng)由傳統(tǒng)的電磁馬達驅(qū)動，多數(shù)廠商的設(shè)計都是以機身馬達驅(qū)動鏡頭的自動對焦系統(tǒng)。而佳能的EF鏡頭則在每支鏡頭內(nèi)置自動對焦馬達，自動對焦速度受機身等級影響稍小。
馬達分類：
分環(huán)形和微型兩種，前者多使用于大光圈及超遠攝鏡頭上，后者多使用于小型廉價鏡頭上，最主要的區(qū)別在于環(huán)型超聲波馬達可以實現(xiàn)全時手動對焦，但微型不行。佳能于2002年推出更為小型的Micro USM II微型超聲波馬達，令鏡頭的體積可以更加小巧。
馬達結(jié)構(gòu)：
非常簡單，主要是以一片底部環(huán)形定子（Stator）及一片環(huán)形轉(zhuǎn)子（Rotor）組成，將超聲波頻率的震動轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)動能量。將交流電加到定子底部的壓電陶瓷部份，便會令定子產(chǎn)生 0.001mm 幅度、約30kHz高頻而微細的震動，從而令定子頂部與轉(zhuǎn)子接觸的部份產(chǎn)生一種彎曲移動波（flexural traveling wave）。彎曲移動波產(chǎn)生的磨擦力，足以使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。
優(yōu)點：
1、有低轉(zhuǎn)數(shù)高扭力的特點，峰值扭力可以在馬達低轉(zhuǎn)時輸出，可以直接連接驅(qū)動組件，減少齒輪、皮帶的使用。
2、當(dāng)對焦完成時，馬達可發(fā)揮剎車碟的功效，令起動、停止的反應(yīng)更靈敏。
3、操作過程近乎無聲。
二、微單盡頭的對焦馬達
1、步進馬達
自實時取景/視頻拍攝變得普及后，STM（Stepping motor）步進馬達就得到了非常廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的直流馬達相比，STM步進馬達具有響應(yīng)速度快、控制精度高、架構(gòu)簡單易于小型化等優(yōu)點。但馬達并非一個鏡頭驅(qū)動單元的全部。以STM為例，它有齒輪型和導(dǎo)螺桿型兩種結(jié)構(gòu)。齒輪型結(jié)構(gòu)類似于以往的直流馬達，結(jié)構(gòu)簡單，體積小。但性能提升有限，且鏡片依然以旋轉(zhuǎn)方式移動。對焦速度一般、噪音也會稍大一些。導(dǎo)螺桿型結(jié)構(gòu)則通過“導(dǎo)螺桿”讓馬達產(chǎn)生的扭力驅(qū)動對焦鏡片做前后位移。它很接近線性馬達，對焦過程相比齒輪型更平滑安靜。但根據(jù)“線性馬達”的定義（將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，中間無需轉(zhuǎn)換機構(gòu)），STM導(dǎo)螺桿型結(jié)構(gòu)并不屬于線性馬達（鏡片做線性運動，但中間存在轉(zhuǎn)換機構(gòu)）。佳能會在產(chǎn)品介紹中明確STM馬達的類型，比如RF35mm F1.8 微距 IS STM、RF50mm F1.8 STM、RF85mm F2 微距 IS STM采用的是STM+齒輪型結(jié)構(gòu)，RF24-105mm F4-7.1 IS STM、RF600mm F11 IS STM、RF800mm F11 IS STM采用的是STM+導(dǎo)螺桿型結(jié)構(gòu)。而尼康則要通過產(chǎn)品介紹中的對焦系統(tǒng)示意圖來進行判斷：基本上給出示意圖的都是STM+導(dǎo)螺桿型。沒給出的，比如Z 28mm f/2.8、Z 40mm f/2恐怕就是齒輪型了。環(huán)形超聲波馬達是自單反時代傳承下來的高性能馬達，具有扭力大、噪音低等優(yōu)點。需要注意的是，因為環(huán)形超聲波馬達的扭力大，所以與之搭配的通常也是重量級對焦鏡組。所以使用環(huán)形超聲波馬達的鏡頭，并不一定比使用普通馬達但對焦鏡組輕的鏡頭對焦快。另外，環(huán)形超聲波馬達驅(qū)動的對焦鏡組都是以旋轉(zhuǎn)方式做前后位移，鏡筒組件上有支撐鏡組旋轉(zhuǎn)移動的軌道（學(xué)名是“凸輪槽”）。在微單時代，出于輕量、節(jié)能的使用需求，與光學(xué)設(shè)計上的優(yōu)化（對焦鏡組更小更輕），環(huán)形超聲波馬達的使用也隨之減少。索尼、尼康、騰龍都在用新的高性能線性對焦馬達來替代傳統(tǒng)的環(huán)形超聲波馬達，佳能也在大三元、小三元等常規(guī)鏡頭上普及NANO USM馬達。線性馬達應(yīng)該是微單鏡頭的發(fā)展方向。和傳統(tǒng)馬達相比，它的效率更高、重量更輕，工作時也更平滑安靜。索尼E卡口鏡頭廣泛使用“普通”線性馬達 —— 在索尼日本官網(wǎng)的鏡頭產(chǎn)品頁上，“LM”圖標(biāo)所代表的就是線性馬達。此外，富士鏡頭中型號包含“LM”的產(chǎn)品也采用了線性馬達。直驅(qū)超聲波是比“LM”更高級一些的線性馬達。對于這項技術(shù)，佳能稱之為NANO USM，索尼稱之為DDSSM（直驅(qū)SSM）。目前最先進的線性馬達應(yīng)該是索尼XD、尼康SSVCM和騰龍VXD（此為ET個人看法），其中尼康SSVCM和騰龍VXD都包含了音圈和磁場。需要注意的是：不少采用線性馬達的鏡頭，對焦鏡組在斷電后（關(guān)機或從機身上取下）是可以自由滑動的 —— 晃動鏡頭時聽到內(nèi)部有聲音，可能來自防抖組件也可能來自對焦組件，但絕大多數(shù)情況下都是正?，F(xiàn)象。對焦環(huán)：
在過去很長時間里，自動對焦鏡頭上的對焦環(huán)都是與對焦鏡組存在機械聯(lián)動的。也就是在手動對焦模式下，我們旋轉(zhuǎn)對焦環(huán)就能直接驅(qū)動對焦鏡組，可以直觀感受到最近對焦距離和無窮遠。這與手動對焦鏡頭并沒有任何區(qū)別。而現(xiàn)在的絕大多數(shù)鏡頭都采用電子對焦環(huán)，對焦環(huán)與對焦鏡組之間并不存在機械聯(lián)動。旋轉(zhuǎn)對焦環(huán)時，鏡頭會將對焦環(huán)轉(zhuǎn)動的信號傳遞給相機，然后相機再根據(jù)信號控制對焦馬達驅(qū)動對焦鏡組移動。這樣的好處是讓鏡頭結(jié)構(gòu)更簡化，同時可以自由設(shè)定對焦環(huán)的方向、速度和行程。缺點是我們無法直接設(shè)定無窮遠，關(guān)機/休眠后對焦距離也可能發(fā)生改變。浮動對焦是指在對焦過程中，兩個對焦鏡組做差速移動，通?？梢钥s短最近對焦距離、改善近攝畫質(zhì)。在過去很長時間里，無論手動對焦鏡頭還是自動對焦鏡頭，浮動對焦都是以機械方式達成的。而微單鏡頭因為采用電子對焦控制，大大簡化了浮動對焦的設(shè)計難度。電子浮動對焦可以讓對焦鏡組和浮動鏡組分別進行高速、精確移動 —— 這也成為新時代高端微單鏡頭的普遍特征。
