内容提要：【对焦马达】 热度：8
一、超声波马达对焦系统
佳能EF镜头内的超声波马达（USM）是世界上首创的镜头内置超声波马达，于1987年首次使用于EF300mm f/2.8L USM镜头上，马达由超声波的振动力驱动，操作更加快速而宁静，令EF镜头提供快速、精确和接近无声的自动对焦操作。由于USM直接驱动式的结构非常简单，令镜头自动对焦系统更加耐用。
令对焦的过程变得快速而准确，一直是各相机、镜头生产商的研究目标。一般自动对焦系统由传统的电磁马达驱动，多数厂商的设计都是以机身马达驱动镜头的自动对焦系统。而佳能的EF镜头则在每支镜头内置自动对焦马达，自动对焦速度受机身等级影响稍小。
马达分类：
分环形和微型两种，前者多使用于大光圈及超远摄镜头上，后者多使用于小型廉价镜头上，最主要的区别在于环型超声波马达可以实现全时手动对焦，但微型不行。佳能于2002年推出更为小型的Micro USM II微型超声波马达，令镜头的体积可以更加小巧。
马达结构：
非常简单，主要是以一片底部环形定子（Stator）及一片环形转子（Rotor）组成，将超声波频率的震动转变成转动能量。将交流电加到定子底部的压电陶瓷部份，便会令定子产生 0.001mm 幅度、约30kHz高频而微细的震动，从而令定子顶部与转子接触的部份产生一种弯曲移动波（flexural traveling wave）。弯曲移动波产生的磨擦力，足以使转子产生转动。
优点：
1、有低转数高扭力的特点，峰值扭力可以在马达低转时输出，可以直接连接驱动组件，减少齿轮、皮带的使用。
2、当对焦完成时，马达可发挥刹车碟的功效，令起动、停止的反应更灵敏。
3、操作过程近乎无声。
二、微单尽头的对焦马达
1、步进马达
自实时取景/视频拍摄变得普及后，STM（Stepping motor）步进马达就得到了非常广泛的应用。与传统的直流马达相比，STM步进马达具有响应速度快、控制精度高、架构简单易于小型化等优点。但马达并非一个镜头驱动单元的全部。以STM为例，它有齿轮型和导螺杆型两种结构。齿轮型结构类似于以往的直流马达，结构简单，体积小。但性能提升有限，且镜片依然以旋转方式移动。对焦速度一般、噪音也会稍大一些。导螺杆型结构则通过“导螺杆”让马达产生的扭力驱动对焦镜片做前后位移。它很接近线性马达，对焦过程相比齿轮型更平滑安静。但根据“线性马达”的定义（将电能直接转换成直线运动机械能，中间无需转换机构），STM导螺杆型结构并不属于线性马达（镜片做线性运动，但中间存在转换机构）。佳能会在产品介绍中明确STM马达的类型，比如RF35mm F1.8 微距 IS STM、RF50mm F1.8 STM、RF85mm F2 微距 IS STM采用的是STM+齿轮型结构，RF24-105mm F4-7.1 IS STM、RF600mm F11 IS STM、RF800mm F11 IS STM采用的是STM+导螺杆型结构。而尼康则要通过产品介绍中的对焦系统示意图来进行判断：基本上给出示意图的都是STM+导螺杆型。没给出的，比如Z 28mm f/2.8、Z 40mm f/2恐怕就是齿轮型了。环形超声波马达是自单反时代传承下来的高性能马达，具有扭力大、噪音低等优点。需要注意的是，因为环形超声波马达的扭力大，所以与之搭配的通常也是重量级对焦镜组。所以使用环形超声波马达的镜头，并不一定比使用普通马达但对焦镜组轻的镜头对焦快。另外，环形超声波马达驱动的对焦镜组都是以旋转方式做前后位移，镜筒组件上有支撑镜组旋转移动的轨道（学名是“凸轮槽”）。在微单时代，出于轻量、节能的使用需求，与光学设计上的优化（对焦镜组更小更轻），环形超声波马达的使用也随之减少。索尼、尼康、腾龙都在用新的高性能线性对焦马达来替代传统的环形超声波马达，佳能也在大三元、小三元等常规镜头上普及NANO USM马达。线性马达应该是微单镜头的发展方向。和传统马达相比，它的效率更高、重量更轻，工作时也更平滑安静。索尼E卡口镜头广泛使用“普通”线性马达 —— 在索尼日本官网的镜头产品页上，“LM”图标所代表的就是线性马达。此外，富士镜头中型号包含“LM”的产品也采用了线性马达。直驱超声波是比“LM”更高级一些的线性马达。对于这项技术，佳能称之为NANO USM，索尼称之为DDSSM（直驱SSM）。目前最先进的线性马达应该是索尼XD、尼康SSVCM和腾龙VXD（此为ET个人看法），其中尼康SSVCM和腾龙VXD都包含了音圈和磁场。需要注意的是：不少采用线性马达的镜头，对焦镜组在断电后（关机或从机身上取下）是可以自由滑动的 —— 晃动镜头时听到内部有声音，可能来自防抖组件也可能来自对焦组件，但绝大多数情况下都是正常现象。对焦环：
在过去很长时间里，自动对焦镜头上的对焦环都是与对焦镜组存在机械联动的。也就是在手动对焦模式下，我们旋转对焦环就能直接驱动对焦镜组，可以直观感受到最近对焦距离和无穷远。这与手动对焦镜头并没有任何区别。而现在的绝大多数镜头都采用电子对焦环，对焦环与对焦镜组之间并不存在机械联动。旋转对焦环时，镜头会将对焦环转动的信号传递给相机，然后相机再根据信号控制对焦马达驱动对焦镜组移动。这样的好处是让镜头结构更简化，同时可以自由设定对焦环的方向、速度和行程。缺点是我们无法直接设定无穷远，关机/休眠后对焦距离也可能发生改变。浮动对焦是指在对焦过程中，两个对焦镜组做差速移动，通常可以缩短最近对焦距离、改善近摄画质。在过去很长时间里，无论手动对焦镜头还是自动对焦镜头，浮动对焦都是以机械方式达成的。而微单镜头因为采用电子对焦控制，大大简化了浮动对焦的设计难度。电子浮动对焦可以让对焦镜组和浮动镜组分别进行高速、精确移动 —— 这也成为新时代高端微单镜头的普遍特征。
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