RF / EFレンズ共通特長

Lレンズ

すべてに理想を求めたLシリーズ

プロの品質と呼ぶにふさわしい、画期的な描写性能と優れた操作性、耐環境性、堅牢性を備えたL シリーズ。鏡筒の鮮やかな一本の赤いラインと、Luxury の「L」。それは、すべてにおいて卓越した超高性能レンズだけに許された証です。人工結晶の蛍石、研削非球面レンズ、UD/ スーパーUD レンズなど、特殊光学材料を贅沢に使用した光学設計、高度な学理論と超精密加工技術で世界の写真家から高く評価されています。

光学技術

理想的な色収差補正、蛍石

蛍石の特異な光学性能は、1800年代に発見されていましたが、当時は小さな天然の蛍石しかなく、顕微鏡に使用されるのが限界でした。

蛍石レンズ

キヤノンは、必要なものは自ら創造するという積極的な姿勢のもと、蛍石の人工結晶生成技術の開発に挑戦。1969年に写真用レンズとして世界で初めて使用することに成功しました。

蛍石レンズは撮影画像のシャープネスを乱す残存色収差=二次スペクトルを徹底的に除去。光学レンズと比較して(1)屈折率が著しく低い。(2)分散がきわめて小さい。(3)赤外・紫外部での透過性がよいなどの特性で、色収差のほぼ完全な除去を実現しています。

色収差の補正現状比較図

色収差を徹底的に抑制、新開発の光学素子「BRレンズ」

撮影レンズ向けの光学素子となるBR(Blue Spectrum Refractive)光学素子を新たに開発。

BRレンズ

BR光学素子は、青色(短い波長域)の光を大きく屈折させる特長を持っており、極めて高水準の色収差補正が可能となり、優れた結像性能を実現します。
EFレンズの中では、EF35mm F1.4L II USMに初めて採用のレンズとなります。

  • BR レンズは「Blue Spectrum Refractive Optics」の略
    BR 光学素子は「Blue Spectrum Refractive」の略
上:BRレンズ(BR光学素子を採用した複合レンズ) 下:原料となる有機光学材料

色収差の抑制イメージ

凹凸レンズを組み合せるだけでは、青色の波長を補正しきれず、集光位置のズレが色のにじみとなって現れる。
通常ガラス
凹凸レンズに青色(短い波長域)の光を大きく屈折させるBR光学素子を採用すると、可視光の波長全域を1点に集光させることが可能。
BRレンズ

球面レンズの限界を超越、非球面レンズ

基本的に写真用レンズは、数枚の球面レンズの組み合せによって構成されますが、設計技術がどんなに向上しても、球面レンズには理論上、平行光線を完全な形で一点に収束することはできないという、幾何学上の問題があり、実現できる描写力に限界がありました。

非球面レンズ 研削非球面レンズ

そして、大口径レンズの球面収差補正、広角レンズの歪曲収差補正、ズームレンズの小型化。この3つのテーマを解決するために生まれたのが非球面レンズです。

加工および形状の精密測定の点で、実現が困難とされ、かつては「夢のレンズ」と呼ばれていましたが、キヤノンは、いち早く製造技術開発に取り組み、1970年代前半には世界初の商品化に成功しています。製造には0.02ミクロンの研磨精度を誇る独自の量産加工技術を応用。この研削非球面レンズは、Lシリーズならではの研ぎ澄まされた描写性能を実現しています。

さらに、キヤノンは、ガラスモールド非球面レンズ、レプリカ非球面レンズの大量生産に成功。Lシリーズ以外のEFレンズにも、非球面レンズの特性を活かし、コンパクトで、優れた描写力を持つ普及レンズを数多く開発しています。

図:非球面による焦点の一致化/球面レンズの球面収差/歪曲収差

蛍石と同様の光学性能、UDレンズ&スーパーUDレンズ

理想の色収差補正をより多くのレンズで。このテーマのもとに開発されたのがUD(Ultra Low Dispersion)レンズです。二次スペクトルの除去に効果の高い、低屈折・低分散特性を持った光学素材、蛍石のように異常分散特性を備え、2枚で蛍石1枚にほぼ匹敵する性能を備えています。

UDレンズ スーパーUDレンズ

また、1993年にはUDレンズの光学性能を大幅に向上させたスーパーUDレンズも開発。色収差の補正、レンズのコンパクト化に大きく貢献しています。

EF70-200mm F2.8L IS USMに使用されている4枚のUDレンズ

クリアな描写力と小型化を実現 DOレンズ/積層型回折光学素子

光には、障害物の端を通過するとき、障害物の裏側に回り込む「回折」という性質があります。この現象を利用して光の進路をコントロール。世界で初めて各収差の補正に成功したのがキヤノンのDOレンズです。

DOレンズ

撮影レンズの表面に数mm~数10µmの溝を同心円状につくり、一枚で蛍石レンズと非球面レンズの特性を同時に実現することに成功。通常、レンズを小型化するためにレンズ同士の配置を狭めると色収差が増大します。しかし、DOレンズを組み込むことで色収差を打消し、高画質と小型化を実現しています。
DOレンズには、2積層型、3積層型、そして新開発の密着2層型の3種類があります。

DOレンズ/積層型回折光学素子
  • DOとは、Diffractive Optics(回折光学素子)の略称

近距離描写性能を向上、フローティングシステム

一般的なレンズ設計では、よく撮影される特定の撮影距離を基準に各収差補正が行われるように設定されています。その場合、設定以外の距離、特に近距離にピントを合わせたときには収差が発生しやすくなる問題がありました。そこで、撮影距離の範囲すべてにおいて理想的な収差補正を行うために開発された技術が、フローティングシステムです。レンズの一部を撮影距離に連動して移動させ、最短距離撮影から無限遠までのすべての撮影距離で収差を最小限に抑制。高い描写性能を実現しています。

コーティング

フレア・ゴーストを大幅に抑制するASC(Air Sphere Coating)

ASC(Air Sphere Coating)は、レンズ表面の蒸着膜の上に、二酸化ケイ素と空気を含んだ膜を形成することで光の反射を抑制するコーティング技術です。光学ガラスよりも屈折率の低い空気をコーティング内に一定の割合で含ませることで、超低屈折率膜を形成。特に垂直に近い角度で入射する光に対して、高い反射防止効果を発揮し、フレア・ゴーストの発生を大幅に抑制することに成功しています。他の反射防止膜に比べてコーティング強度が高いのも特長です。

ASC
空気と二酸化ケイ素からなる超低屈折率層
ガラス(コーティングなし)透反射率の高いガラス面のみの場合。入射する光の多くを反射してしまいます。
ASC(超低屈折率層+蒸着膜層)ASCを施すことで、光の反射を抑制し、クリアな描写を実現します。 空気と二酸化ケイ素からなる超低屈折率層

反射を防ぐ特殊コーティング SWC(Subwavelength Structure Coating)

特殊コーティングSWC(Subwavelength Structure Coating)は、レンズの表面に可視光の波長よりも小さいナノサイズのくさび状の構造物を無数に並べることで、光の反射を抑制する反射防止技術です。

SWC

屈折率が大きく異なる境界面をなくすことで反射光の発生を大幅に抑制。従来のコーティングでは抑制できなかった、特に入射角が大きな光に対しても優れた反射防止効果を実現しています。広角レンズなど曲率が大きなレンズでも、周辺部のフレアやゴーストの発生を大幅に抑えることが可能です。

反射防止効果の比較 左:SWC 右:従来のコーティング、SWC概念図 ナノサイズのくさびが反射を抑制

優れた透過率、最適な色再現性、スーパースペクトラコーティング

レンズに入射した光の反射防止とフレアやゴーストの発生を低減するために一本一本異なった多層コーティングを施しているEFレンズ。キヤノンは、色再現性のバラつきをなくすために、アンバー、マゼンダ、パープルなどの単層コーティングを施すことで、レンズ間のカラーバランスの統一を実現しています。

また、デジタル一眼レフに起こりやすいフレアやゴーストには、レンズの特性に合わせ多層コーティング。撮像素子で反射した光を被写体方向に透過させることで、この問題を解消しています。

多層コーティングを施したEFレンズ

フッ素コーティング

レンズ表面に付着した汚れを簡単に取り除くことを目的として開発されたコーティング技術。それが、フッ素コーティングです。撥油性・撥水性が高く、溶剤を使わずに乾いた布で取り除くことが可能。乾拭き後に静電気を帯びにくく、ホコリなどを寄せ付けにくいのも特長です。表面が滑らかで傷つきにくく、水滴がつきにくい特性もあります。

フッ素コーティング

手ブレ補正機構

高精度なレンズ内手ブレ補正の代名詞、ISテクノロジー

IS/イメージ・スタビライザー(IMAGE STABILIZER)は、キヤノンが世界に先駆けて開発した一眼レフ用レンズ内手ブレ補正機構。その中枢になるのが、ISユニット/手ブレ補正ユニットです。一本一本のISレンズの特性に合わせて設計・開発。夕暮れ時や薄暗い室内、ストロボ発光が禁止されている美術館、望遠レンズの手持ち撮影など、手ブレを起こしそうなシーンで高精度な手ブレ補正を実現しています。

IMAGE STABILIZER

ISテクノロジーの仕組み、振動ジャイロ+シフト式光学系

キヤノンのISテクノロジーは、静止画に適した「振動ジャイロ+シフト式光学系」を採用。ブレ検知は、上下左右のブレに対応する2つの振動ジャイロが行い、検知した信号は高速16bitマイクロコンピューターに送り駆動信号に変換。補正光学系駆動アクチュエータを作動させ、補正光学系を的確にシフトさせます。

EF70-200mm F2.8L IS USM 手ブレ補正効果グラフ(テレ側)
  • 右のグラフ中の良像率とは、多数回撮影したとき、写真のブレが許容レベルとなる比率です。(データは当社実験による)

シフト方式による手ブレ補正の原理

シフト方式による手ブレ補正の原理

角度ブレとシフトブレの同時補正を実現。ハイブリッドIS

手ブレをくわしく分析すると、カメラを軸にレンズが動く場合、光軸を中心にカメラが回転する場合、水平方向へカメラが動く場合と複数の動きに分類することができます。

ハイブリッドIS

なかでも、一般的な撮影時に影響が大きく、従来の手ブレ補正機構(IS)が抑制することができるのがカメラを軸にレンズが動く「角度ブレ(図1)」でした。そして、マクロ撮影時に問題となるのが、撮影倍率が大きくなるほど影響が顕著になる平行方向への動き「シフトブレ(図2)」です。

図1 角度ブレ/図2 シフトブレ

マクロレンズに手ブレ補正機構を搭載しようとする時、従来の角度ブレだけでなく、シフトブレを補正できる新機構の開発が必要でした。そこで、角度ブレとシフトブレ、ふたつのブレに対して高精度な検知を行うために、レンズ内に従来の振動ジャイロ(角速度センサー)に加え、カメラの平行方向へのブレを検知する加速度センサーを搭載。ふたつのセンサーが立体的に捉えたカメラの動きをもとに、新開発アルゴリズムがブレ量を算出。補正光学系を的確に駆動させることで、一眼レフカメラ用交換レンズとして世界で初めて角度ブレとシフトブレ、ふたつの手ブレを同時に補正することが可能となりました。これまで難しかった手持ちでの等倍撮影でも、従来のISをはるかに上回る高い良像率を実現。三脚の立てられない場所や薄暗いシーンでも、手持ちで高精度なマクロ撮影を行うことが可能です。

撮影倍率とブレ量の関係  撮影倍率が等倍(1倍)に近づくほど角度ブレだけではないシフトブレ成分を含んだブレ量が急激に大きくなります。その補正が重要となるのです。
  • 一眼レフカメラ用交換レンズに搭載する技術として。 2009年7月17日現在、キヤノン調べ。

動画撮影時に有効なダイナミックIS

動画撮影時に有効なIS機能です。歩きながらの動画撮影時などに有効で、特にWIDE側の補正範囲を広げ、通常の補正確度範囲を超えた大きな補正確度範囲でのブレ補正を行い、これまで補正しきれなかった大きな手ブレにも対応できます。

ダイナミックIS

モーター

高速AFを実現する、USM/超音波モーター

USM(Ultrasonic Motor=超音波モーター)は、キヤノンが世界で初めて実用化に成功したモーター。1987年に発売されたEF300mm F2.8L USMにリングUSMが初搭載され、その静粛性・高速AFで世界の写真家たちを驚嘆させました。

  • 1
    高トルク・高レスポンスで、素早いピント合わせに対応。
  • 2
    超音波の振動を回転エネルギーに変換するため、作動音がほとんどしない。

など、レンズ駆動用モーターとして理想的な特性を備えています。

リングUSM マイクロUSM ナノUSM

現在、USMは、レンズのコンパクト化を可能にする「マイクロUSM」、大口径レンズ・超望遠レンズに最適な「リングUSM」、動画撮影時に高いパフォーマンスを発揮する「ナノUSM」の3種類。リングおよびナノUSM搭載レンズでは、フルタイムマニュアルフォーカスが可能となり、AFでピントを合わせた後、AFモードのままスイッチの切り換えなしでピントの微調整が素早く行えます。

写真:リングUSMとマイクロUSMとナノUSM
  • マイクロUSM搭載のEF50mm F1.4 USMについては、フルタイムマニュアルフォーカスが可能となっています。

各種アクチュエータ組み込み概念図

図:各種アクチュエータ組み込み概念図

優れた制御性と静粛性で動画撮影にも最適/ナノUSM

ナノUSMはその名の通り、小型のUSMです。小型化実現のため、チップ状に薄型化した小型振動子を新開発。小型でありながら高トルクなため、リングUSM同様高速で快適なAFを実現します。また優れた制御性と静粛性を兼ね備え、STM(リードスクリュータイプ)同様に動画撮影やライブビュー撮影時にも高いパフォーマンスを発揮する、革新的なAFアクチュエーターです。

静かでスムーズな動画サーボAFを実現/STM

STMとは、ステッピングモーター(Stepping Motor)の略称です。STMはパルス電力に同期して動作するモーターで、電気信号1パルスにつき、1ステップ分回転します。そのため、パルスモーターとも呼ばれます。

STM

起動・停止するときの、レスポンスや制御性の高さが特長です。しかも、メカニカル構造がシンプルなため、静かでスムーズな駆動とレンズ筐体の小型化を実現しています。
タイプは、EF-S18-135mm F3.5-5.6 IS STMをはじめとしたレンズに採用されているSTM+リードスクリューとEF40mm F2.8 STMなど、主に小型なレンズに採用されているSTM+ギアタイプのものがあります。STM+ギアタイプはレンズを小型設計するのに適しています。

写真:STM+リードスクリュー タイプ/STM+ギア タイプ

各種アクチュエータ組み込み概念図

図:各種アクチュエータ組み込み概念図

フォーカスシステム

快適フォーカシングを実現、インナー&リアフォーカス

AFレンズは、モーターによってレンズを駆動しているため、フォーカス系レンズの重量がフォーカシングスピードに大きく影響します。そこでキヤノンはレンズ構成の一部をフォーカス系レンズとし、移動するレンズの総重量を軽減するインナーフォーカスとリアフォーカスの設計技術を確立。高速・精密なオートフォーカス制御、優れたホールディングバランス、コンパクト化を実現しています。

インナーフォーカス リアフォーカス

フルタイムマニュアルフォーカス

オートフォーカスの後、撮影者が最終的なピント調整ができるように、ワンショットAFの後、フォーカスリングを回転させるだけで即時にマニュアルフォーカスが可能な機能です。リングUSMを搭載したすべてのレンズで実現されています。

  • マイクロUSM搭載のEF50mm F1.4 USMについては、フルタイムマニュアルフォーカスが可能となっています。
フルタイムマニュアル

構造・設計

デジタル電子制御のEMD/電磁駆動絞りユニット

完全電子マウントに対応するために、すべてのEFレンズには、電気信号で絞り口径の制御を行うEMDが組み込まれています。EMD(Electromagnetic Diaphragm)とは、絞り羽根ユニットと変形ステッピングモーターを組み合せたコンポーネントのこと。絞り口径の制御は、EOSボディーの電子ダイヤルによる設定絞り値、あるいは演算値に対応した電気パルス信号によって行われます。EMDの導入は、多彩なレンズラインアップの中でもひときわ個性的な世界初※の自動絞り対応TS-Eレンズの実現につながっています。

EMDユニット
  • ティルト・シフトの両機能を搭載した一眼レフ用レンズとして。(1991年4月時点)

防塵・防滴構造

EF300mm F2.8L IS II USMなどの超望遠レンズやEF24-70mm F2.8L II USMなどのLタイプのズームレンズでは、マウント接合部にラバーリングを採用。その他、AFストップボタンなど、さまざまな個所をプロの過酷な撮影状況に対応する防塵・防滴性の高い構造とし、粉塵や水滴の侵入を防いでいます。

防塵・防滴