聊一聊Canon新的NANO USM和其他馬達的差異特點
撞針 于 2016.02.21 09:25:24 | 源自:撞針的博客 | 版權:特約
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Nano USM是Canon隨EOS 80D和EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS USM同時發布的新型對焦驅動馬達。十幾年前寫過USM馬達,4年前介紹過STM馬達,這次少不了要介紹Nano USM。

鏡頭驅動馬達主要分為電磁馬達和超聲波馬達兩類。電磁馬達很好理解,包括佳能的微型馬達(無刷直流微型馬達,簡稱MM)、早先的弧形馬達(AFD)以及較新的步進馬達(STM),都是通過電磁力帶動轉子/動子,只不過定子、轉子/動子的形狀結構不同。

微型電磁馬達MM的特點是技術簡單結構成熟成本價格低廉,但扭力有限,需要齒輪傳動,且無法避免噪聲,主要用于低檔鏡頭,目前有淘汰的趨勢(Canon已經5年沒有再出MM鏡頭了)。

STM步進馬達也是無刷直流電機,其轉速、停止的位置由驅動電流脈沖決定,一個脈沖馬達動一格,通過齒輪傳動和導螺桿傳動,大幅度減輕了電機和傳動部分的噪聲,因而動作精準響應迅速(不是動作迅速而是響應迅速),但輸出效率低,以前用在EMD電磁馬達上,現在主要是支援反差對焦一格一格精確調整,同時拍攝視訊變焦柔和無聲。

USM超聲波馬達是將超聲波振動能量變換成轉動能量的驅動裝置。很多人都見過,在光滑的桌面上,手機來電震動時往往會漂移,這就是振動換成移動。以往Canon的USM馬達有兩種,一種是環形USM(兩種尺寸)、一種是微型USM(兩代),均為行波型超聲波馬達,差別同樣是定子、轉子形狀結構不同。

環形USM馬達的換能面是“巨大”的圓環,換能效率高驅動力強,轉速低、扭矩大,很容易和鏡頭鏡筒配合直接驅動;停止扭矩大,可以克服慣性準確對焦到位,同時適于設計FTM全時手動結構;啟動和制動的可控性好,旋轉速度可以在每分鐘0.2轉到80轉的大范圍內作無級調節,對焦隨動性強,不遲疑不拖延;工作在超聲波范圍,幾乎無聲;結構簡單,很難損壞,工作溫度范圍寬達-30—+60攝氏度。

微型USM工作原理與環形USM相同,只是換能面由環形變成了較窄的柱面,雖然不如環形馬達強勁,但結構小巧,方便小口徑鏡頭設計安裝,成本也略低。

Nano USM原理上依然是將震動轉換為移動,但并不是環形或微型USM的發展,它沒有傳統馬達的旋轉結構,而是直線運動,也就是真正意義上的“線性直驅”。

Nano USM在鏡頭上安裝金屬滑軌,壓電陶瓷元件和彈性金屬整合為動子,通過壓電陶瓷通電發生伸縮,迫使彈性金屬彎曲,然后就像震動的手機在桌面一樣,動子在滑塊上運動。只不過三塊(兩主一副)通過震動間隔,讓彈性金屬彎曲蠕動頻率,控制滑動方向和速度。滑塊有點像樹干,而Nano USM動子像毛毛蟲一拱一拱地登樹干。

Nano USM不需要任何傳動結構,振動又是人耳聽不到的超聲波,因而也是安靜無聲的,并且支援FTM全時手動對焦。其換能面雖然比微型USM大,但能量轉換不如環形USM換能面那么強大,驅動大型鏡片/鏡片組能力明顯弱于環形USM,但更適合驅動小型鏡片/鏡片組進行長行程的對焦操作。

Nano USM在直線運動時,其位置可以通過脈沖和傳感器直接控制,因而定位準確,也能一格一格運行,因此和STM一樣,也適合相位對焦和視訊拍攝,焦點切換過度的效果也很平緩。

所以,Nano USM并不以驅動力超過環形USM為目標,而是實現如同STM一樣平滑細膩安靜的對焦操作,特別適用于實時取景、微單、視訊錄制對焦,同時在單眼模式的對焦也比STM強大!!!按照Canon目前淘汰MM的趨勢,入門鏡頭會使用STM,稍高檔的小型鏡頭/為視訊拍攝準備的變焦鏡頭會選擇Nano USM,大光圈主力鏡頭/體育新聞鏡頭依然會選擇環形USM。

?嗦一大堆,其實簡單一句話總結:Nano USM不是環形USM的進化,而大致可以看做STM步進馬達(螺桿型)的超聲波驅動升級版本!

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發表于2017.04.24 04:02:48
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環形USM馬達,這種接觸式的還是比較容易壞的~~~~非接觸式的才是“幾乎”永遠不會壞。
發表于2017.03.14 22:52:12
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發表于2017.02.20 06:05:10
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發表于2016.02.27 19:49:38
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發表于2016.02.26 19:49:33
52
完全不懂攝影技術,好希望學習下。
發表于2016.02.26 08:57:50
51
101.081.***.***
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50
這么精細的部件,真佩服島國的制造技術的精密!
發表于2016.02.23 17:43:34
48
對馬達的驅動原理明白了一些,不過對焦位置如何控制也介紹下就更好了。
發表于2016.02.23 16:57:58
47
不過圖片不能打開,老說僅限微博用戶內部使用?
發表于2016.02.23 15:37:29
46
科普文章!謝謝!
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發表于2016.02.23 14:17:07
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