O avtorju: Matjaž Intihar / e-Fotografija.si

Canon je s svojimi inovativnimi tehnologijami za avtomatsko ostrenje (AF) že dolgo časa vodilni na področju fotografije in snemanja videa. V zadnjih letih je Canon še posebej poudaril razvoj tihih in hitrih AF sistemov, ki so primerni tako za fotografijo kot za video snemanje. V tem prenovljenem članku iz leta 2013, sem osvežili in dopolnili informacije o Canonovih AF sistemih, zlasti o novih tehnologijah, kot so Nano USM, VCM in Dual Pixel CMOS AF, ki so postale del ponudbe Canonovih objektivov in kamer.

Canon je največji proizvajalec objektivov. Canon je od leta 1987 do oktobra 2025 proizvedel 170 milijonov izmenljivih objektivov za EOS (EF in RF); Canon v ta uradni seštevek vključuje tudi izvedenke (EF-S/EF-M, RF-S) ter Cinema in telekonverterje.

 

Uvod

Fotografi so in smo vedno v dilemi glede razvoja. Bi ali ne bi vgriznili v novost? Nam tehnična novost pomaga ali je le coklja, ki nam križa pot kreativnosti? Proizvajalci se včasih nič kaj preveč ne ozirajo na začetna mnenja uporabnikov, ampak staro tehnologijo umaknejo in dajo po lastni presoji pot novi tehnologiji. (Članek o razvoju fotografske tehnike - Fotografska tehnika skozi čas)

Prve velike lesene kamere niso imele objektiva. Camera obscura je imela samo majhno luknjico. Tudi prve kamere z objektivi so imeli tako slabo svetlobno moč in kratko gorišče, da se z ostrenjem niti ni bilo treba ukvarjati. Z boljšo, bolj občutljivo emulzijo in svetlobno močnejšimi objektivi, smo dobili razvoj kamer z mehom (mehovk). Na zadnjem delu kamere je bila medlica, preko katere je fotograf opazoval motiv in s premikom meha ostril.

Z manjšimi filmi in posledično ohišji fotokamer, smo dobili objektive, ki so premikali določen sklop leč in posledično spreminjali ostrino. Tako je še danes. Razlika je le v tem, da imamo sedaj na voljo še avtomatsko ostrenje (AF). Tudi glede AF smo bili fotografi v dilemi. Bo to naš dober pripomoček, ali samo tehnični hit za hobi fotografe. Še sam, ki sem tehnološko zelo odprt za novosti, sem bil ob pričakovanju prve veliko serijske AF kamere SLR Minolta 7000 (l. 1986), skeptičen. (Članek o AF tehniki skozi čas)

Prvo vprašanje, ki se mi je porajalo je bilo, kako pa bo kamera vedela kje jaz želim ostriti. Ob preizkusu kamere Minolta 7000 v trgovini v Celovcu in razlagi delovanja AF, sem bil hitro navdušen. Toda moj moto je, nikoli ne odtrgaj in ugrizni v prvo jabolko. Lahko da je še preveč kislo. No, kamera Minolta 7000 se je izkazala kot odlična začetnica nove AF dobe. Hitro je konkurenca spoznala, da ima AF že odprto prihodnost. Olympus OM-707, Nikon F501, Pentax SF-X, so posnemale ideje inženirjev od Minolte. Motorček za ostrenje je bil v ohišju kamere. Preko kardanskega nastavka je šel na zobnike v objektivu. Če so bili hobi in napredni fotografi, ki so radi pogledali za novo tehnologijo navdušeni, pa so profesionalni fotografi spoznali, da AF ne nudi želenega pri daljših goriščnicah. Svetlobno močni objektivi s težjimi lečami 70-200mm, 300mm in več, so bili v ostrenju izredno počasni.

V letih začetka AF, je še vedno z ročnim ostrenjem v profesionalni reporterski in športni fotografiji kraljeval Nikon. Uporabljali so se objektivi s težjimi lečami, katere je AF motor le stežka zmogel obrniti. In zanimivo. Le Canon ni v istem letu sledil novosti v AF sistemu. Na trgu so kot odgovor vsej konkurenci še vedno predstavljali kamero T80, ki pa je imela motor v objektivu. Podoben sistem je že leta 1981 predstavil Pentax s kamero ME-F. Kar je pomenilo večjo širino objektiva in pa v vsak objektiv vgraditi svoj motor. Ne malo vprašanj je bilo, "kaj, samo to tehnološko zmore Canon". Oziroma, le kaj čakajo in kaj bodo pri njih predstavili fotografom.

Kot vedno. Pri Canon so malo bolj konzervativni in ponavadi raje počakajo kaj pokaže konkurenca in poizkušajo z lastnimi sistemi prodreti na trg. To jim uspeva, ker so podjetje, ki je v svotovnem merilu vedno med tremi največjimi prijavitelji patentov.

Canon uporabniki so bili že precej nestrpni, novic o novi AF kameri pa nikjer niti na začetku leta 1987. Ko so že vsi hvalili AF, uporabljali Minolto, Nikon, Olympus in Pentax, je sredi leta ven prišla novica o kamerah Canon EOS 650 in EOS 620. (več o kamerah EOS in Canon tehniki v članku - Zadnji EOS).

Čeprav sta bili že kameri EOS (Electro Optical Sistem) velik tehnološki preskok, pa je bila glavna novica o povsem novem nastavku za objektiv (bajonet) EF (Electro Focus) in o dejstvu, da je bil v nove objektive vgrajen AFD (Arc Form Drive) motorček za ostrenje in magnetni način krmiljenja zaslonke EMD (Electromagnetic Diaphragm).

Samo dejstvo, da je v celoti spremenjen bajonet, je bila prva čudna reakcija Canon uporabnikov in slabo mnenje lastnikov konkurenčnih kamer. Kajti vsi so bili mnenja, da so stari FD objektivi z ročnim ostrenjem še kako lahko uporabni na novih kamerah. Motorček v objektivu pa pomeni potrato in dražje objektive. Vsa konkurenca je ostala na starih bajonetih, da so lahko uporabniki še vedno izkoriščali starejše objektive. Vendar se je sčasoma izkazalo, da z leti možnost uporaba MF objektivov nima več pravega vpliva. V praksi je Canon z novimi EF objektivi in kamerama EOS podal odgovor, ki si ga nihče od konkurence ni želel. V bistvu je bila konkurenca takoj po predstavitvi v opaznem tehnološkem zaostanku in zaradi patentov več kot 10 let odrezana od tihega in hitrega ostrenja. Canon je prav zaradi svojega naprednega AF sistema USM in kasneje sistema stabilizacije slike (IS), prevzel prevlado tudi v svetu profesionalne fotografije.

Danes sta pri vseh ponudnikih AF sistema v uporabi izvedenki mikro ali obročno magnetnega motorja. Canon je šel zaradi AF video zajema s sledenjem in fotografiranja, ostrenja preko zaslona še naprej in predstavil novi koračni motor STM.

 

Motorji AF - AFD, MM, USM, STM, nano USM, VCM

Canon je skozi leta razvil več različnih pogonov ostrenja v objektivih. Razlike niso samo v hitrosti, temveč tudi v glasnosti, gladkosti prehoda (pomembno za video), porabi energije in tem, kako dobro se motor spopade s težkimi lečnimi skupinami. Spodaj je pregled po tehnologijah, z nekaj tipičnimi primeri objektivov pri vsaki.

Canon je z bajonetom EF (1987) že od začetka gradil na ideji, da je ostrenje del celotnega sistema. Zato se je skozi desetletja razvilo več različnih pogonov AF, ki niso “boljši ali slabši” na splošno, ampak so optimizirani za različne mase fokusnih skupin, hitro premikajoče se motive, tiho delovanje pri videu in natančnost pri velikih zaslonkah.

 

AFD (Arc Form Drive)

Prvi val AF pogonov v zgodnjih EF objektivih. Danes ga prepoznaš po tem, da je praviloma glasnejši in počasnejši, prehodi ostrenja pa manj gladki. V praksi ga srečaš predvsem pri starejših, zgodnjih EF fiksnih objektivih.

Primeri objektivov: EF 28mm f/2.8, EF 24mm f/2.8, EF 50mm f/2.5 Compact Macro.

AFD (Arc Form Drive)

 

MM (Micro Motor)

Najbolj osnovna in cenovno ugodna rešitev, pogosto v starejših in kit zumih. Pri fotografiji je lahko povsem uporabna, pri videu pa je ostrenje običajno bolj slišno in manj tekoče kot pri STM ali Nano USM. MM motor je zamenjal prejšnji AFD sistem, ki je bil bil v prvih Canon EF objektivih. Je predvsem manjši. Canon ga tudi imenuje kot "micro" USM, pa čeprav s "pravim" obročnim, magnetnim USM nima veliko skupnega. MM motor deluje s pomočjo vibracij in piezo elementov. Je za več kot pol cenejši od USM, vendar glasen in počasen v objektivih s težjimi lečami. Pri teh motorjih je tudi potrebno paziti, da ne obračamo obroča za ročno ostrenje, kadar je objektiv vklopljen v AF načinu.

Primeri objektivov: EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 (različice brez STM/USM), EF-S 55-250mm (starejše izvedbe), EF 75-300mm f/4-5.6 III.

 

USM (Ultrasonic Motor)

Motor je tih, najhitrejši, vendar tudi najdražji. Že leta 1987 so ga vgradili v objektiv EF 300mm f/2.8 L in z njim dokazali, da je hitrost zadovoljiva tudi v profesionalni fotografiji. Deluje na način elektro magnetnega polja in dveh obročev, stator in rotor. Zato ga tudi imenujejo "ring" USM. Pri tem motorju lahko obračamo obroč ostrenja tudi v AF načinu in pri "boljših" objektivih je omogočeno ročno ostrenje tudi po AF izostritvi. Motorju lahko proizvajalec prilagaja moč, hitrost, zato je vgrajen v vse "boljše" objektive. Zaradi večje in hitrejše zagonske moči je odličen v objektivih, ki imajo težji sklop leč, ki so namenjene ostrenju.
USM ostrenje je neslišno. Vendar za video snemanje v kontinuiranem načinu manj uporabno, saj je namenjeno hitremu premiku od ene točke do druge. Deluje brutalno. Preskoki od ene do druge točke so za fotografijo nujni, za video zapis pa prehitri.

USM je standard za hitro ostrenje, posebej pri športu, naravi in reportaži. USM je hiter, natančen in običajno zelo tih. Obstajata dve klasični izvedbi.

Ring USM (obročni USM)

To je še danes “pravi” profesionalni USM. Najhitrejši in najbolj odziven, zelo zanesljiv pri sledenju. Ring USM najdeš tako v klasičnih EF L objektivih kot tudi v nekaterih RF L, kjer Canon še vedno stavi na ta pogon, kadar je treba premikati večje in težje lečne skupine.

Primeri objektivov: EF 24-70mm f/2.8L II USM, EF 70-200mm f/2.8L IS III USM, RF 50mm f/1.2L USM, RF 28-70mm f/2L USM.

V objektivih z večjimi in težjimi sklopi leč Canon pri ring USM uporablja okrepljen pogon, ki ga pri super-tele RF L tudi poimenujejo.

Dual Power (Dual Power AF)

RF 600mm f/4L IS USM ima “dual powered ring-type USM focusing drive” (poudarek je na dodatni pogonski moči, ne na dveh različnih motorjih).

Power-doubled focus drive

Pri RF 800mm f/5.6L IS USM in RF 1200mm f/8L IS USM Canon opisuje ring-type USM s “power-doubled focus drive”, kjer sta na voljo dva vhoda moči za hitrejše ostrenje na združljivih ohišjih.

Stator in rotor, ring USM sistema. Prav USM motor je bil tisti tehnološki preskok, ki je v 90-tih letih Canon omogočil prevzeti primat, v športno/reporterski fotografiji.

Na objektivih z USM motorjem se napis kaže čez cel objektiv. Lahko je napisan tudi samo logo v stililizirani črki U.

 

STM (Stepping motor)

Ta način ostrenja je neslišen. Zaradi koračnega premikanja je odličen za video snemanje in stalno AF ostrenje, saj ga v kadru ne slišimo. Premikanje poteka zelo mirno, gladko, oziromam na mehak način med prvo in zadnjo točko. Za foto način je dovolj hiter v objektivih z lažjimi lečami, kateri pa so v hobi fotografiji v večini. Za še širšo uporabnost v foto načinu mu manjka predvsem začetna moč in hitrost USM motorja.
STM motor pa danes že zamenjuje MM motorje, saj si veliko hobi fotografov želi zajeti video v načinu sledenja premikajočega motiva. Nove Canon kamere kot EOS 100D, EOS 700D in EOS 70D, že imajo način fokusa s sledenjem, Movie Servo AF.
STM motorja sta dva. V "mini" objektivih, kot EF 40mm f/2.8 (palačinka) je vgrajen Gear STM motor. Je občutno manjši, vendar počasnejši od večjega Lead-Screw STM motorja, ki je vgrajen v nova EF-S 18-55mm in EF-S 18-135mm ter v EF-M 18-55mm.

Primeri objektivov: EF 40mm f/2.8 STM, EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS STM, RF 50mm f/1.8 STM.

STM je nastal z mislijo na video. Njegova glavna prednost je tiho in gladko ostrenje, kjer so prehodi prijetni in ne “cukajo”. Pri fotografiji je lahko dovolj hiter, a pri zahtevnem sledenju in težjih lečah Ring USM običajno še vedno vodi.

 

Nano USM

Nano USM je Canonova hibridna rešitev: hitro kot USM in hkrati gladko za video. Zato je pogosto najboljša izbira za hibridno rabo (foto + video), še posebej pri sodobnih zumih.

Primeri objektivov: EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS USM, EF 70-300mm f/4-5.6 IS II USM, RF 24-105mm f/4L IS USM.

 

Dual Nano USM (2x Nano USM)

Pri nekaterih objektivih Canon uporabi dva Nano USM motorja (Dual Nano USM), ker to omogoča še bolj natančen nadzor nad fokusnimi skupinami in praviloma bolj prepričljivo kombinacijo hitrosti za fotografijo ter gladkosti za video.

Primeri objektivov: RF 70-200mm f/2.8L IS USM, RF 70-200mm f/2.8L IS USM Z, RF 70-200mm f/4L IS USM, RF 100-500mm f/4.5-7.1L IS USM.

 

VCM (Voice Coil Motor)

VCM ni izvedenka STM ali Nano USM. Gre za ločen tip pogona, ki uporablja magnetno polje za premik ostrilnih skupin in je zasnovan za visok potisk, natančnost ter zelo gladko delovanje. Canon ga izpostavlja predvsem pri novejših RF objektivih, kjer želi združiti fotografijo in video na višji ravni.

Pri teh “VCM” objektivih Canon pogosto navaja motorja VCM in Nano USM skupaj, ker vsak skrbi za svojo ostritveno skupino (na primer zadnje ostrenje in plavajoča skupina).

Primeri objektivov: RF 35mm f/1.4L VCM, RF 24mm f/1.4L VCM, RF 50mm f/1.4L VCM.

 

Primerjava AF sistemov

 

Objektivi z združeno tehnologijo AF motorjev

Canon pri novejših RF objektivih včasih kombinira dva pogona v istem objektivu, ker vsak premika svojo ostrilno skupino. To je koristno pri zahtevnejših optičnih zasnovah, kjer želijo hitro, natančno in hkrati zelo mirno ostrenje.

VCM + Nano USM

RF 35mm f/1.4L VCM, RF 24mm f/1.4L VCM, RF 50mm f/1.4L VCM.

Dual Nano USM (2x Nano USM)

RF 70-200mm f/2.8L IS USM, RF 70-200mm f/2.8L IS USM Z, RF 70-200mm f/4L IS USM, RF 100-500mm f/4.5-7.1L IS USM.

Ring USM z okrepljenim pogonom (dvojna moč, ne dva motorja)

RF 600mm f/4L IS USM (Dual Power AF) ter RF 800mm f/5.6L IS USM in RF 1200mm f/8L IS USM (power-doubled focus drive).

 

Dual Pixel CMOS AF

Dual Pixel CMOS AF je Canonov način faznega ostrenja neposredno na tipalu. V praksi to pomeni, da ne ostri prek ločenega AF modula (kot DSLR skozi optično iskalo), ampak ostrenje poteka tam, kjer nastane fotografija. Zato je sistem pri Live View in videu praviloma bolj dosleden, ker odpadejo tipične težave z mikronastavitvami in front/back focus, ki jih je pri nekaterih DSLR kombinacijah občasno bilo treba ročno kompenzirati.

Kako deluje: vsak slikovni element je zgrajen tako, da lahko “vidi” motiv iz dveh rahlo različnih zornih kotov (dve fotodiodi na enem pikslu). Fotokamera primerja ti dve “sliki” in iz razlike izračuna, v katero smer in koliko mora premakniti ostrenje. To je fazno ostrenje, le da je izvedeno po celotnem tipalu, zato je lahko pokritost kadra zelo velika, ostrenje pa deluje zanesljivo tudi pri premikanju motiva proti kameri ali stran od nje.

Zakaj je to pomembno za video: Dual Pixel omogoča stalno, tekoče sledenje (Movie Servo AF) in predvsem prijetne, kontrolirane prehode ostrine. Ker sistem ves čas meri fazno razliko na tipalu, nima potrebe po “lovljenju” naprej-nazaj, kot ga poznamo pri kontrastnem ostrenju. Zato so prehodi manj nervozni, obraz in oči se lažje držijo ostri, pri izbiri točke ostrenja z dotikom zaslona pa je prehod lahko videti skoraj kot ročni premik ostrine.

Zakaj vpliva na izbiro AF motorja v objektivu: Dual Pixel sicer zelo natančno pove, kam mora objektiv premakniti ostrenje, toda končno kakovost gibanja ostritve še vedno določa motor v objektivu. Za video so zato najbolj zaželene tehnologije, ki omogočajo tiho in zelo gladko premikanje (STM, Nano USM, VCM in tudi kombinacije motorjev), pri hitri akciji pa se pokaže prednost hitrejših pogonov (Ring USM, Dual Nano USM). Dual Pixel je torej “možgani in meritev”, objektiv pa je “mehanika izvedbe” – skupaj pa šele dobimo tisti občutek zanesljivega sledenja in lepega, mirnega ostrenja.

 

Zaključek

Vsaka generacija Canonovih AF pogonov je nastala kot odgovor na čisto praktično potrebo. AFD in Micro Motor sta bila logičen začetek avtomatskega ostrenja v eri EF, a sta danes predvsem zgodovina. Še vedno delujeta, vendar sta pri hitrosti, glasnosti in občutku “kulture” ostrenja preprosto tam, kjer sodobna fotografija in video pričakujeta več. Zato se Micro Motor v novih objektivih res umika, v vstopnem razredu pa ga je že dolgo zamenjal STM, ker je tišji in predvsem bolj prijazen do videa.

STM je Canonu odprl vrata v svet, kjer je ostrenje del filmskega jezika. Pri videu ne šteje samo, ali je motiv oster, temveč kako objektiv do ostrine pride. Gladki prehodi, tiho delovanje in stabilno sledenje so razlog, da STM ostaja zelo smiselna izbira pri cenovno dostopnih objektivih, kjer je video del vsakdana. A hkrati je Canon z Nano USM pokazal, da ni treba izbirati med hitro fotografijo in lepim video prehodom. Nano USM je postal tipična hibridna rešitev: dovolj hiter za akcijo in dovolj mehak za video, zato ga pogosto srečaš v objektivih, kjer želiš eno orodje za vse.

V RF obdobju pa se je zgodil še en pomemben preskok. Pri zahtevnejših zoom objektivih Canon uporablja Dual Nano USM, kjer dva motorja poganjata različne skupine leč. To prinese dodatno natančnost, hitrejše in bolj odločno sledenje ter boljši nadzor nad prehodi ostrine, kar se pri videu pozna kot bolj miren, bolj predvidljiv odziv. Obenem Canon pri najnovejših hibridnih L objektivih uvaja VCM, ki je ločen princip pogona in je namenjen predvsem temu, da se tudi večje fokusne skupine premikajo zelo gladko. Pri teh objektivih Canon pogosto kombinira VCM in Nano USM, ker vsak motor prevzame svojo nalogo, rezultat pa je hkrati hitro, natančno in “filmsko” prijazno ostrenje.

USM kot koncept se zato ne umika, ampak se specializira. Ring USM ostaja najmočnejša rešitev tam, kjer je treba premikati težke optične sklope in kjer šteje hipna odzivnost, predvsem pri dolgih profesionalnih teleobjektivih. Pri super-tele RF L Canon dodatno uporablja tudi Dual Power pristop, kjer ne gre za dva različna motorja, temveč za okrepljen pogon obročnega USM, da objektiv še lažje in hitreje premika velike skupine leč. To je tisti del, kjer se pokaže, da “najboljše za video” ni vedno isto kot “najboljše za šport”, in da ima vsaka rešitev svoj smisel.

Na koncu pa velja še eno pravilo: motor v objektivu je samo izvršni del, fotokamera pa je tista, ki meri in vodi ostrenje. Zato je pri Canonu pomembna celota, tipalo z Dual Pixel ostrenjem, algoritmi sledenja in izbran pogon v objektivu. Ko se ti deli ujemajo, dobiš to, kar danes pričakujemo od sodobnega sistema: hitro in zanesljivo ostrenje pri fotografiji ter mirne, kontrolirane prehode in stabilno sledenje pri videu.

 

O avtorju: Matjaž Intihar / e-Fotografija.si