Canon EF और RF लेंस – सभी ऑटोफोकस मोटर

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1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2025-03-11 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • EOS/EF के आने के बाद से Canon ने EF, EF-S, EF-M, RF, RF-S लेंसों में अलग-अलग ऑटोफोकस मोटर इस्तेमाल की हैं, और लेंस की पीढ़ी के हिसाब से focus drive方式 के फर्क फोटो और वीडियो परफॉर्मेंस तय करते हैं
  • focus lens group optical axis के साथ चलता है, लेकिन इसे चलाने के तरीके दो तरह के हैं: rotation को linear motion में बदलने वाला rotary drive और lens group को सीधे धकेलने वाला linear drive
  • AFD, Ring-Type USM, DC Micro Motor, Micro USM, STM, Nano USM, VCM तक की श्रृंखला में speed, noise, torque और control method अलग-अलग हैं, और सिर्फ USM लिखा होने से अंदरूनी structure निश्चित करना मुश्किल है
  • Full-Time Manual Focus पहली बार Ring-Type USM में दिया गया था, और STM, Nano USM, VCM में focus ring electronically drive unit को control करता है, यानी focus-by-wire के जरिए ये हमेशा manual override support करते हैं
  • नए Nano USM और VCM rotation-to-linear conversion mechanism के बिना focus lens group को सीधे move करते हैं, और RF hybrid lenses में photo और video दोनों जरूरतों को target करते हैं

Canon AF drive method की basic structure

  • autofocus में camera के अंदर का autofocus detection system ideal focus position तय करता है और lens के AF drive unit को movement का instruction देता है
  • Canon ने 1987 में EOS system और EF lenses introduce करते हुए autofocus को standard feature के रूप में design किया
  • focus lens group optical axis के along linear move करता है, लेकिन actuator broadly दो series में बंटते हैं
    • rotary drive system: motor rotation को helical slot barrel या lead screw जैसे precision mechanisms से linear movement में बदलता है
    • linear drive system: focus lens group linear actuator से directly connected होता है, इसलिए अलग conversion mechanism की जरूरत नहीं होती
  • शुरुआती AF drive ने AFD, Ring-Type USM, DC Micro Motor, Micro USM, Micro USM II, STM की तरह rotary motion use किया, और बाद में Nano USM और VCM जैसे linear drive तक expand हुआ

Lens markings और manual focus override

  • अगर lens barrel पर AF technology marking नहीं है, तो वह Canon AF lens AFD या DC Micro Motor use करता है
  • USM marking का मतलब एक ही motor structure नहीं है
    • Canon USM drive system में Ring-Type USM, Micro USM I/II और linear Nano USM शामिल हैं
    • तीनों series piezoelectric technology use करती हैं, लेकिन mechanisms अलग-अलग हैं
  • STM का introduction timing EF-M mount system के introduction timing के समान है, और सभी EF-M lenses Stepper Motor technology use करते हैं
  • AF active रहने पर भी manual focus से override कर पाने वाला Full-Time Manual Focus AF technology के हिसाब से काफी अलग होता है
    • Ring-Type USM वह पहला AF system था जिसने यह feature दिया
    • 2012 से पहले ज्यादातर दूसरे lenses AF active state में manual focus operation नहीं देते थे
    • STM, Nano USM, VCM focus-by-wire方式 में focus ring से electronically AF drive unit को control करते हैं, इसलिए हमेशा FTM देते हैं

Arc-Form Drive, AFD

  • AFD 1987 से 1990 तक इस्तेमाल हुआ, और शुरुआत में यह autofocus drive का abbreviation था, लेकिन बाद में इसका अर्थ Arc-Form Drive हो गया
  • EF lenses में पहली बार इस्तेमाल की गई AF motor के रूप में, इसमें motor unit, gear drive unit और manual/auto switching के लिए transmission structure शामिल था
  • arc-shaped assembly होने की वजह से इसे cylindrical lens barrel के अंदर रखना आसान था
  • इस्तेमाल हुए lenses के examples ये हैं
    • Canon EF 15mm F2.8 Fisheye
    • Canon EF 24mm F2.8
    • Canon EF 28mm F2.8
    • Canon EF 35mm F2
    • Canon EF 50mm F1.8
    • Canon EF 50mm F2.5 Compact Macro
    • Canon EF 135mm F2.8 Softfocus

  • Drive और feedback

    • AFD 2-phase bipolar asymmetric stepper motor use करता है
    • यह stator core, दो electromagnetic coils और permanent-magnet rotor से बना होता है
    • bipolar structure होने से हर coil में current दोनों दिशाओं में flow कर सकता है
    • asymmetric का मतलब है कि stator shape आम stepper motor जैसी rotationally symmetric नहीं होती
    • reduction gear train output gear की speed घटाता है और torque बढ़ाता है
    • दो feedback systems operating state को monitor करते हैं
    • rotor के पास लगाए गए 2 Hall effect sensors magnetic field changes detect करके rotor rotation confirm करते हैं
    • black/reflective areas बारी-बारी से वाले optical encoder wheel और infrared reflection sensor rotation step count measure करते हैं
    • AF instruction में आम तौर पर किसी specific direction में कितने steps move करना है, यह शामिल होता है, इसलिए encoder feedback lens controller के लिए important है

  • Limitations

    • AFD का output gear helical focus barrel को directly drive करने वाला transmission element भी है
    • AF/MF switch से जुड़ा metal lever output gear को motor gear train या manual input gear में से सिर्फ एक से connect करता है
    • एक तरफ connect होने पर दूसरी तरफ से disconnect हो जाता है, इसलिए Full-Time Manual Focus support नहीं करता
    • operation noise ज्यादा है और दूसरे AF drives से धीमा है, और moving subject को follow करते समय response time साफ दिखता है
    • focus करने के बाद aperture stop-down operation क्रम से करना पड़ता है, जबकि दूसरे AF motor lenses AF motor और aperture को साथ-साथ operate कर सकते हैं
    • इन कमजोरियों के बावजूद AFD lenses भरोसेमंद autofocus performance देते हैं

Ring-Type Ultrasonic Motor, USM

  • Ring-Type USM को नवंबर 1987 में Canon EF 300mm F2.8L USM लेंस के साथ पेश किया गया था, और यह 1987 से आज तक इस्तेमाल हो रहा है
  • यह इलेक्ट्रोमैग्नेटिक coil या magnetic rotor नहीं, बल्कि piezoelectric effect और friction को मिलाकर rotation बनाने वाला actuator है
  • ring shape होने के कारण यह lens barrel के अंदर अच्छी तरह फिट होता है, और optical system ring के बीच से गुजरता है
  • पेश किए जाने के समय यह बेहद तेज और शांत drive के साथ design और function, दोनों लिहाज से breakthrough था
  • high torque के कारण यह super-telephoto lenses के भारी focusing lens groups को भी चला सकता है, और reduction gear train के बिना focus mechanism से जोड़ा जा सकता है
  • input power 0 होने पर भी इसमें high holding torque होता है, rotor inertia कम होने से तेज start और stop संभव है, और यह electromagnetic fields से प्रभावित नहीं होता

  • संरचना

    • मुख्य parts rotor, piezoelectric stator और कई support rings में बंटे होते हैं
    • rotor motor operation के दौरान optical axis के चारों ओर वास्तव में घूमने वाला इकलौता part है, और stator की तरफ इसमें sliding rail होता है
    • stator एक elastic metal body है, और पीछे की तरफ piezoelectric ceramic elements की ring welded होती है
    • piezoelectric layer electrically excited होने पर stator vibrate करता है, और vibration energy friction के जरिए rotor तक पहुंचती है
    • felt ring sensitive piezoelectric layer को metal support ring से बचाता है और lens barrel तक पहुंचने वाले vibrations को कम करता है
    • compression spring stator और rotor को जोर से दबाने वाला preload देता है, और Ring-Type USM के operation के लिए जरूरी है
    • Canon 62mm और 77mm outer diameter वाले दो sizes के stator rings इस्तेमाल करता है
    • 62mm उदाहरण: Canon EF 24mm F1.4 L USM, EF 50mm F1.2 L USM, EF 100mm F2 USM
    • 77mm उदाहरण: Canon EF 400mm F2.8 L IS USM, EF 600mm F4 L IS USM

  • piezoelectric ring और traveling wave

    • motor के काम करने के लिए stator का बेहद precise तरीके से vibrate करना जरूरी है, और यह vibration elastic stator के पीछे welded segmented piezoelectric ceramic ring बनाती है
    • piezoelectric elements को A और B groups में बांटा जाता है, और दोनों groups λ/4 spatial phase difference के साथ arranged होते हैं
    • हर piezoelectric element electrodes के बीच sandwich होता है, और electric field लगने पर inverse piezoelectric effect से ऊपर या नीचे bend होता है
    • high-frequency AC voltage लगने पर stator ring vibrate करता है, और vibration amplitude लगभग 1–2µm के स्तर का होता है
    • A और B groups को अलग-अलग excite करने पर standing wave बनती है, और दोनों groups को साथ-साथ λ/4 time phase difference से excite करने पर standing waves मिलकर traveling wave बन जाती हैं
    • Canon Ring-Type USM की resonant frequency लगभग 27,000Hz है, और ultrasonic range में होने के कारण इसे Ultrasonic Motor कहा जाता है
    • traveling wave की direction time phase difference के sign के अनुसार बदलती है, और इसी से rotor rotation की direction भी बदलती है

  • feedback और energy conversion

    • stator ring में wave generation के लिए piezoelectric elements के अलावा vibration strength मापने वाला छोटा sensor piezoelectric element भी होता है
    • piezoelectric element deform होने पर voltage बनाता है, इसलिए sensor output उस location पर stator wave amplitude को reflect करता है
    • control circuit इस signal से A/B phases की frequency adjust करके stator की natural resonant frequency से match करता है और traveling wave amplitude को maximize करता है
    • natural resonant frequency production tolerances और stator temperature के हिसाब से बदल सकती है
    • operation दो-stage conversion है: electrical energy piezoelectric stator की wave-like vibration में बदलती है, और करीब 27kHz की ultrasonic vibration friction के जरिए एक direction में continuous rotation में बदलती है
    • उदाहरण conditions में अगर stator पर 9 wave crests हों और उसे 27,000Hz पर excite किया जाए, तो एक wave crest प्रति सेकंड 3,000 बार stator की circumference का चक्कर लगाती है
    • continuous excitation पर actual rotor speed आम तौर पर 70–90rpm होती है, और pulse width modulation से इसे कम किया जा सकता है

  • सीमाएं और FTM

    • friction का उपयोग होने के कारण यह continuous operation के लिए design नहीं किया गया है, और इसकी expected life सामान्य electric motors से कम होती है
    • इंसानी कान को न सुनाई देने वाला ultrasonic noise sensitive microphones में capture हो सकता है, इसलिए video shooting में समस्या बन सकता है
    • CNC से precision-machined stator teeth, piezoelectric ceramic production और application, high-frequency power supply और feedback control circuit के कारण production cost ज्यादा होती है
    • Ring-Type USM का Full-Time Manual Focus ultrasonic drive unit की अपनी function नहीं, बल्कि rotary differential mechanism की वजह से संभव होता है
    • output ring में 3 छोटे wheels होते हैं, और ये wheels manual input ring और motor input ring के बीच लगे होते हैं
    • differential structure की वजह से manual focus ring या motor input में से कोई एक output ring को घुमाए, तो भी दूसरे input पर force जबरन transfer नहीं होता
    • जब एक input ring नहीं चल रही होती, तो output speed input speed की आधी हो जाती है

DC Micro Motor

  • DC Micro Motor 1990 से 2012 तक इस्तेमाल हुआ, और इसे संक्षेप में MM भी कहा जाता है
  • बाहरी रूप AFD जैसा है और reduction gear train के जरिए motor power को focusing lens barrel तक पहुंचाता है, लेकिन motor खुद stepper नहीं, बल्कि ultra-small DC motor है
  • Canon lenses में इस्तेमाल AF motors में इसे AFD के साथ सबसे कम advanced तरीकों में गिना जाता है, और यह मुख्य रूप से entry-level AF lenses में इस्तेमाल हुआ
  • जिन lenses में इसका उपयोग हुआ उनके उदाहरण हैं Canon EF-S 18-55mm F3.5-5.6, EF 50mm F1.8 II, EF 75-300mm F4-5.6 series आदि

  • gear train और encoder

    • DC motor को power मिलते ही यह बहुत तेज घूमता है, इसलिए gear train high reduction ratio से rotation speed घटाता है और output torque बढ़ाता है
    • एक lever किसी gear को दो positions के बीच move करता है
    • default position में gear train closed रहता है और motor rotation output gear तक transfer होता है
    • AF/MF switch को MF पर ले जाने पर gear अलग हो जाता है और motor व output gear का connection टूट जाता है
    • इस structure के कारण DC Micro Motor Full-Time Manual Focus support नहीं करता
    • rotor shaft की छोटी pulley rubber belt से बड़ी pulley को drive करती है, और यह belt drive motor operation की vibration कम करने में मदद करता है
    • पहले gear पर circumference में कई छोटे holes वाला encoder wheel लगा होता है, और infrared beam व sensor holes के pass होने को detect करके step count करते हैं

  • brushed DC motor का operation

    • सटीक motor type 2-pole 3-coil brushed DC motor है
    • पीछे के दो terminals metal brushes से जुड़े होते हैं, और brushes rotor commutator को touch करके power supply करते हैं
    • rotor में metal core पर wound 3 coils होते हैं, और हर coil polarity बदल सकने वाला electromagnet है
    • operating voltage 4–6V DC है, और commutator structure की वजह से coil जब permanent magnet के सबसे करीब पहुंचती है, उसी क्षण उसकी electrical और magnetic polarity बदल जाती है
    • इसी principle से छोटा DC motor 6,000rpm तक operate कर सकता है, और brush voltage polarity उलटने पर opposite direction में rotate करता है
    • यह केवल DC voltage से चलता है, इसलिए stepper motor जैसी complex driver circuit की जरूरत नहीं होती, लेकिन control circuit को comparatively high current handle कर पाना चाहिए
    • torque limited होने के कारण यह लगभग हमेशा छोटे और हल्के focusing lens groups वाले compact lenses में इस्तेमाल होता है, और operation noise comparatively ज्यादा होता है

Micro USM और Micro USM II

  • Micro USM 1992 में पेश किया गया था, और Micro USM II 2002 में मूल वर्ज़न के आधे आकार वाले अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट डिज़ाइन के रूप में आया
  • दोनों सीरीज़ 2016 तक इस्तेमाल हुईं और Canon के ultrasonic motor परिवार के अलग-अलग सदस्य हैं
  • यह 11mm व्यास वाला छोटा बेलनाकार ultrasonic motor है, जो piezoelectric ceramic element से कंपन पैदा करता है
  • मूल Micro USM की लंबाई 26.7mm है, जबकि Micro USM II की 13.4mm है
  • आउटपुट गियर, reduction और torque बढ़ाने वाले gearbox के जरिए focus cam barrel से जुड़ता है

  • लैमिनेटेड piezoelectric element और nutation

    • Micro USM की संरचना में rotor, stator, सहायक पुर्जे और support structure एक metal shaft पर दबाकर stack किए गए होते हैं
    • stator LPE, यानी laminated piezoelectric element होता है, जो दो metal oscillators के बीच sandwich रूप में लगा होता है
    • अलग-अलग piezoelectric discs का vibration amplitude बहुत छोटा होता है, इसलिए लगभग 25 गोल discs को stack करके एक multilayer cylindrical part बनाया जाता है
    • discs के आधे हिस्से विपरीत दिशाओं में polarized होते हैं, और A/B दो phases में excite किए जा सकते हैं
    • जब LPE को दो phases में λ/4 time phase difference वाले high-frequency voltage से excite किया जाता है, तो stator axis के चारों ओर nutation motion करता है
    • यह nutation oscillator की ऊपरी सतह पर circumference के साथ चलने वाली एक crest और trough जैसा काम करता है, और amplitude लगभग 2µm होने से आंखों से दिखाई नहीं देता
    • stator और rotor के pressure contact से पैदा हुआ friction energy को rotor तक पहुंचाता है, और rotor तथा output gear stator की traveling wave की विपरीत दिशा में घूमते हैं

  • Ring-Type USM से समानताएं और अंतर

    • दोनों motors piezoelectric element से stator bending vibration बनाते हैं, और ultrasonic excitation से oscillator vibration को बढ़ाते हैं
    • stator की सतह पर traveling wave बनाते हैं, और friction के जरिए rotor को traveling wave की विपरीत दिशा में घुमाते हैं
    • दोनों motors इंसानी कानों को सुनाई नहीं देते, लेकिन संवेदनशील microphone video recording के दौरान noise पकड़ सकता है, और ये लंबे समय तक लगातार operation के लिए नहीं बने हैं
    • Ring-Type USM ring-shaped stator में 7–9 traveling waves बनाता है
    • Micro USM cylindrical stator में एक crest और trough के करीब nutation motion करता है
    • Micro USM बहुत छोटा होता है, लेकिन output speed अपेक्षाकृत अधिक होने के कारण reduction gearbox की जरूरत होती है
    • Micro USM और Micro USM II की production cost तुलनात्मक रूप से कम होती है, इसलिए इन्हें low-cost और mid-range lenses में इस्तेमाल किया जाता है
    • उदाहरण lenses में Canon EF 70-300mm F4-5.6 IS USM, EF 90-300mm F4.5-5.6 USM, EF 28-105mm F4-5.6 USM, EF-S 18-55mm F3.5-5.6 II USM आदि शामिल हैं

Stepper Motor, STM

  • Canon ने जून 2012 में EF 40mm F2.8 STM और EF-S 18-135mm F3.5-5.6 IS STM की घोषणा की, और इन lenses ने पहली बार STM नाम का इस्तेमाल किया
  • STM, stepper motor का संक्षिप्त रूप है; AFD में भी stepper तकनीक इस्तेमाल हुई थी, लेकिन STM lenses के motor बहुत छोटे हैं और उनकी संरचना अलग है
  • Canon STM lenses बहुत शांत और smooth AF operation देते हैं, इसलिए इन्हें photo और video shooting दोनों के लिए उपयुक्त विकल्प माना जाता है
  • STM सिर्फ EF, EF-S में ही नहीं, बल्कि नए RF और RF-S lenses में भी व्यापक रूप से इस्तेमाल होता है
  • इस्तेमाल होने वाले lenses के उदाहरण हैं Canon EF 40mm F2.8 STM, EF-S 24mm F2.8 STM, RF 28-70mm F2.8 IS STM, RF-S 18-45mm F4.5-6.3 IS STM आदि

  • दो transmission तरीके

    • Canon STM की rotational motion को focus lens group की linear motion में बदलने के लिए दो transmission तरीकों का इस्तेमाल करता है
    • Lead-Screw-Type STM: worm drive के जरिए focus lens unit को दो guide rails के साथ axial direction में ले जाता है
    • Gear-Type STM: gearwheel का इस्तेमाल करता है और अंत में helical slot वाले focus barrel से जुड़ता है
    • transmission तरीका अलग है, लेकिन वास्तविक stepper motor वही होता है

  • can-stack डिज़ाइन

    • STM lenses का motor 2-phase bipolar stepper motor है और permanent-magnet rotor का इस्तेमाल करता है
    • AFD stepper के विपरीत, STM version rotationally symmetric stator का इस्तेमाल करता है
    • Canon STM motor में 20 field poles, यानी हर phase में 10 field poles होते हैं
    • हर phase winding steel shell से घिरी होती है, और triangular teeth center की ओर आकर alternating arrangement बनाते हैं
    • phase A और B के stator tooth rings एक-दूसरे से 18 degrees offset होने चाहिए, और इस structure को can-stack या tin-can design कहा जाता है
    • rotor 10-pole pattern में magnetized ferrite ceramic cylinder होता है
    • 4-step operation के बाद rotor 72 degrees घूमता है, और एक पूरा rotation करने के लिए 20 steps की जरूरत होती है
    • rotor magnetic field को सटीक रूप से follow करता है, इसलिए अलग feedback control system की जरूरत नहीं होती
    • Canon STM lenses का motor 8mm diameter की बेहद छोटी unit है, और DC Micro Motor से भी छोटा है
    • इस size के कारण STM छोटे focus lens elements के लिए ज्यादा उपयुक्त है, और भारी super-telephoto lenses में इस्तेमाल होने की संभावना कम है
    • Canon STM lenses focus-by-wire का इस्तेमाल करते हैं, इसलिए किसी भी समय Full-Time Manual Focus support करते हैं

Nano USM

  • Nano USM Canon ultrasonic motor परिवार में 2016 से अब तक इस्तेमाल हो रहा सबसे नया addition है
  • Canon ने EF-S 18-135mm F3.5-5.6 IS USM lens की घोषणा करते हुए Nano USM को पहली बार लागू किया, और उसी साल पुराने ultrasonic motor Micro USM को बंद कर दिया
  • Nano USM piezoelectric ceramic element से vibration बनाता है, लेकिन rotational output नहीं बनाता
  • यह helical barrel या lead screw के बिना linear movement बनाता है, और focus lens cell को guide rail के साथ सीधे axial direction में धकेलने वाली linear drive है
  • focus lens unit पर alternating dark और reflective stripes वाला position encoder लगा होता है, और infrared sensor movement steps गिनता है

  • actuator structure

    • मुख्य component Nano USM actuator है, जो लगभग 20mm लंबी एक छोटी elastic metal piece होती है
    • नीचे की तरफ piezoelectric ceramic element जुड़ा होता है, और piezoelectric layer की निचली सतह पर 3 electrodes होते हैं
    • ऊपर की दो छोटी protrusions fixed slide rail के साथ pressure contact करती हैं
    • बहुत छोटा होने के बावजूद यह अपेक्षाकृत high output torque बनाता है, और तेज start-stop characteristics तथा controllable fast output speed देता है

  • दो vibration modes और linear movement

    • operation के दौरान Nano USM दो bending vibration modes में जाता है
    • Mode 1 एक out-of-plane bending mode है, जो actuator को saddle shape देता है
    • Mode 2 एक और out-of-plane bending mode है, जो actuator को wave shape देता है
    • दोनों modes elastic metal body की natural resonant frequency के करीब high-frequency voltage से excite होते हैं
    • जब दोनों vibration modes combine होते हैं, तो contact point elliptical motion करता है, और fixed slide rail के साथ frictional reaction force से Nano USM frame linearly move करता है
    • असली amplitude बहुत छोटा होता है, इसलिए operation के दौरान deformation दिखाई नहीं देता
    • ultrasonic excitation frequency इंसानी कानों को सुनाई नहीं देती, और microphone में capture होने की संभावना भी कम होती है
    • output थोड़ा कम होने के कारण Nano USM छोटे lens element groups को move करने के लिए पसंद किया जाता है
    • Nano USM lenses भी focus-by-wire के जरिए Full-Time Manual Focus support करते हैं

  • Dual Nano USM

    • 2019 में लॉन्च हुआ Canon RF 70-200mm F2.8L IS USM Dual Nano USM technology वाला पहला lens था
    • Dual Nano USM lens barrel के अंदर दो small ultrasonic drive systems लगाने का तरीका है
    • हर AF drive unit दो internal focus groups में से एक को move करती है
    • एक focus group को संभालता है
    • एक floating group को संभालता है
    • Canon RF 100-300mm F2.8 L IS USM lens में भी Dual Nano USM system integrated है

Voice Coil Motor, VCM

  • VCM का उपयोग 2024 से Canon के फोटोग्राफी लेंसों में AF ड्राइव के लिए शुरू हुआ
  • Canon पहले से image stabilization unit को चलाने के लिए voice coil motor का उपयोग करता आया है, और सिने लेंसों में इसका उपयोग कई दशकों से AF ड्राइव के लिए भी होता रहा है
  • Canon RF 35mm F1.4 L VCM voice coil motor वाला पहला फोटोग्राफी लेंस है
  • VCM छोटे आकार और कम वजन, तेज़ response, सटीक position control, उच्च driving force और कम friction loss—ये सब साथ में देता है
  • linear design होने के कारण rotation को linear movement में बदलने के लिए helical barrel या lead screw की जरूरत नहीं होती, और संवेदनशील micro recording में भी यह व्यावहारिक रूप से शांत रहता है, इसलिए फोटो और वीडियो दोनों के लिए उपयुक्त है

  • काम करने का तरीका

    • Canon RF 35mm F1.4 L VCM लेंस में focus lens cell से दो समान voice coil motor जुड़े होते हैं
    • symmetric structure mechanism में एक तरफ झुका हुआ stress बनने से रोकता है और smooth sliding motion सुनिश्चित करता है
    • हर voice coil को बीच से गुजरने वाली sliding rail से support मिलता है, और यही rail axial movement range तय करती है
    • coil के दोनों तरफ मजबूत permanent magnets ऊपर-नीचे रखे जाते हैं, जिससे magnetic field coil से होकर गुजरता है
    • जब coil में current बहता है, तो Lorentz force coil पर काम करता है और उसे sliding rail के साथ axial direction में ले जाता है
    • पैदा होने वाला force magnetic field flux density और current strength के proportional होता है, और force की direction current की direction पर निर्भर करती है
    • coil पर बहुत छोटे voltage pulse लागू करके उसे इच्छित direction में बेहद सटीक रूप से drive किया जा सकता है
    • कमी यह है कि focus lens के न हिलने पर भी coil की position बनाए रखने के लिए position control active रहना पड़ता है

RF hybrid lens और VCM/Nano USM combination

  • Canon ने RF lens में VCM का उपयोग करते हुए photographers और video creators की जरूरतों को एक साथ target करने वाली hybrid lens series पेश की
  • ये lens RF mount के L lens हैं, और इन्हें cine lens में आम तौर पर दिखने वाली manual aperture ring जैसी photo और video technologies के फायदे combine करने के लिए design किया गया है
  • hybrid RF lens के उदाहरण ये हैं
    • Canon RF 24mm F1.4 L VCM
    • Canon RF 35mm F1.4 L VCM
    • Canon RF 50mm F1.4 L VCM
  • Canon RF 35mm F1.4 L VCM दो AF drive systems को साथ में उपयोग करता है
    • VCM की एक जोड़ी main focus lens group को drive करती है
    • Nano USM unit floating lens element को drive करती है
  • main focus lens group 4 lens elements से बना है और उसका वजन काफी होता है, इसलिए powerful AF system की जरूरत होती है
  • floating lens single element है, इसलिए उसे छोटे Nano USM से भी पर्याप्त रूप से drive किया जा सकता है

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2025-03-11
Hacker News टिप्पणियां

  • Canon ने RF lenses में third-party को रोक दिया, उसके बाद से Canon अब मेरे लिए विकल्प नहीं रहा
    मैंने Viltrox का आखिरी AF lens खरीदा था और वह शानदार था; Canon के दबाव डालने के बाद RF body खरीदने का अफसोस हुआ
    अभी वे सिर्फ crop sensor bodies पर third-party की अनुमति देते हैं, जबकि Fuji, Sony, Leica, Nikon सभी third-party lenses की अनुमति देते हैं, इसलिए मैं Fuji पर शिफ्ट हो गया और वापस जाने का कोई इरादा नहीं है

    • इसी वजह से मुझे भी थोड़ा अफसोस है
      Canon पसंद है, लेकिन बंद lens system आदर्श नहीं है और कीमतें भी बेहिसाब महंगी हैं
      third-party lenses इस्तेमाल करने देने वाले adapters भी सब बेकार हैं
    • Canon अब sensor technology और lens optics quality दोनों में Sony से पीछे हो चुका है, फिर भी महंगे अपने lenses ही इस्तेमाल करवाने पर जोर दे रहा है—ईमानदारी से कहूं तो यह थोड़ा दुखद है
      पुराने EF mount के दिनों की याद आती है, जब वह autofocus mounts की आम भाषा जैसा था और Sigma, Tamron जैसे lenses का ecosystem काफी सक्रिय था
      आज भी SLR mounts के लिए Sigma Art lenses में 40mm और 105mm f/1.4 जैसे lenses image quality में बेजोड़ हैं
    • third-party lens कंपनियों को बाहर रखना मुझे पसंद नहीं है, लेकिन मुझे लगता है कि अगर lens revenue सुरक्षित नहीं होता तो शायद Canon cameras खुद ही बचे नहीं होते
    • रुको, क्या Canon ने अब यह रुख फिर से बदल दिया है?
      मुझे लगा था कि उन्होंने mount को आखिरकार third-party के लिए खोलना शुरू कर दिया है; असल में ऐसा नहीं है, यह सचमुच निराशाजनक है
    • मेरी भी यही स्थिति है
      अगर Canon lens lineup कुल मिलाकर बेहतरीन होती तो मुझे कम गुस्सा आता, लेकिन RF ultra-wide zooms या तो soft हैं या उनमें vignetting बहुत ज्यादा है
      मैंने 2200 डॉलर वाला RF 15-35mm वापस कर दिया, और landscape photos अब बस iPhone Pro से लेता हूं

  • पहले कुत्ते की फोटो लेने के लिए manual focus इस्तेमाल करना पड़ता था
    85mm/1.8 lens के शुरुआती Ring USM AF से एक ऐसी आवाज निकलती थी जो दिखने में तो सुनाई नहीं देती थी, लेकिन कुत्ते को पागल कर देती थी और वह कमरे से भाग जाता था
    पहले मुझे लगा कि शायद camera तानने का कोई psychological effect है, लेकिन एक रात पर्दे के पीछे छिपकर सिर्फ AF motor चलाया, तब भी कुत्ता तुरंत कमरे से निकल गया
    बाद के USM AF motors कुत्ते के लिए शांत थे, और तब से उसे फोटो खिंचवाने में दिक्कत नहीं हुई

    • हमारा कुत्ता भी camera से नफरत करने लगा, और मैं सोचता था कि क्या इसकी वजह USM focusing थी
      शुरुआत शायद वही रही हो, लेकिन अब उसे कोई भी camera पसंद नहीं है, चाहे USM हो या न हो

  • वाकई कमाल की website है
    इसी author का यह लेख उस ज्यादा algorithmic सवाल पर है कि camera body “focus” button दबाने पर असल में इन motors को कैसे इस्तेमाल करने का फैसला करती है: https://exclusivearchitecture.com/03-technical-articles-DSLR...
    camera body कैसे तय करती है कि वही desired subject है या नहीं, इस पर लेख नहीं मिला
    इंसानों के चेहरे या पक्षियों के चेहरे detect कर पाने को देखते हुए लगता है कि कुछ हद तक machine learning वाली चीज इसमें होगी

    • आजकल pretrained pattern recognition AI models इस्तेमाल होना सही बात है, और mirrorless में यह कहीं ज्यादा प्रभावशाली है—क्योंकि scene analysis के लिए main image sensor की पूरी resolution इस्तेमाल हो सकती है—और CPU भी काफी खाता है
      कुछ high-end traditional DSLRs में AF system की मदद के लिए करीब 0.1MP का “high-resolution” metering sensor होता था; Canon के iSA और iTR इसके उदाहरण हैं https://www.canon.com.hk/cpx/en/technical/pa_Overview_of_65-...
      परंपरागत रूप से camera photographer द्वारा चुने गए single focus point पर focus करता था, या wider area focus modes में आम तौर पर उन points में सबसे नजदीकी point चुनता था
      tracking AF modes में, अगर foreground object थोड़ी देर के लिए original subject को ढक दे तो focus अचानक jump न करे, और तेजी से moving subject को follow करने के लिए motion predict करना पड़ता है
      advanced models में subject tracking के दौरान responsiveness बढ़ानी है या पकड़कर टिके रहना है, यह adjust किया जा सकता है, और subject movement की linearity भी set की जा सकती है
    • Elan 7 के promotional material में भी कहा गया था कि camera सैकड़ों photos के database के आधार पर exposure तय कर सकता है
      यह कैसे काम करता था, नहीं पता, लेकिन 25 साल पहले इस system को “train” करने में इस्तेमाल की गई photos देखना चाहता था

  • 80 के दशक के मध्य से Canon इस्तेमाल करने वाले के तौर पर यह पढ़ना बहुत दिलचस्प था
    Canon lens technology articles का पूरा collection भी था: https://exclusivearchitecture.com/03-technical-articles-CLT-...

    • feedback के लिए शुक्रिया, और अच्छा लगा कि आपने दूसरे chapters भी ढूंढ लिए
      ज्यादातर पहले ही पूरे हो चुके हैं

  • यह वाकई दिलचस्प काम है
    वीडियो शूटिंग के दौरान follow focus wheel से इन lenses के focus motors को सीधे control करने का कोई तरीका बेहूदा हद तक नहीं है, इस बात से मैं लगातार चिढ़ता और शिकायत करता रहा हूं
    वीडियो शूट करने वाले लोग पहले से focus motor लगे lenses के बाहर भद्दी gear teeth strips लपेट रहे हैं, और फिर ऊपर से bulky mechanical follow focus device भी bolt कर रहे हैं
    लगता है manufacturers सीधे control को खोलना नहीं चाहते, ताकि वे हजारों डॉलर वाले manual standard lenses की “cinema” lens lines को बचा सकें
    फिर भी वे ऐसे lenses बेचते हैं जिनका नाम भर “hybrid” है, जैसे वे video के लिए बेहतर हों, लेकिन उनमें follow focus device से match करने वाला geared focus ring तक नहीं है और AF motor को focus wheel से चलाने के लिए control port भी नहीं है
    Canon camera control SDK देखने पर पता चला कि cinema के लिए उपयुक्त न होने वाले दो PTZ cameras को छोड़कर पूरी line में focus control गायब था

    • Nikon ने अभी-अभी power zoom lens launch किया है, इसलिए उम्मीद है आगे ऐसे products और आएंगे
      https://www.nikon.com/company/news/2025/0213_imaging_02.html
    • मेरा एक छोड़ा हुआ side project Sony Alpha cameras, खासकर मेरे A7ii और A7iii, के autofocus को control करके focus stacking करना है
      बहुत छोटे focus differences के साथ दर्जनों photos खींचकर बाद में Photoshop में merge करने के लिए
      API खोजने में समय लगा, क्योंकि Sony ने एक बनाई थी और फिर उसे internet से लगभग मिटा दिया था, और request emails भी ignore किए
      API होने पर भी result पाना मुश्किल है
      focus motor सचमुच एक-एक step ठीक से चलता है या नहीं, यह उस समय camera कितना busy है इस पर निर्भर लगता है, और मैं [shoot] - [wait] - [focus move] - [wait] - [shoot] के कई combinations आजमा रहा हूं, लेकिन कौन-सा step सच में सफल होता है यह बहुत random जैसा दिखता है

  • मैं हमेशा जानना चाहता था कि अलग-अलग autofocus systems कैसे काम करते हैं, और यह page शानदार है
    मैं असल में Nikon इस्तेमाल करता हूं, इसलिए अच्छा होगा अगर Nikon autofocus system पर भी ऐसा एक article हो
    मेरे पास अब भी कुछ autofocus lenses हैं जिनमें lens के अंदर AF motor बिल्कुल नहीं है; motor camera body में होता है और lens mount का एक छोटा screw rotation को lens के अंदर focus components तक पहुंचाता है
    मेरे cameras पर यह तरीका बहुत धीमा और noisy था

    • Nikon का lens/body compatibility table डरावनी हद तक जटिल है: https://www.kenrockwell.com/nikon/compatibility-lens.htm
      वहीं Canon में “metering not possible” शायद ही कभी समस्या बनता है
      दशकों तक Canon DSLR इस्तेमाल करते हुए मैंने Nikon को दो बार अपने ही पैर पर कुल्हाड़ी मारते देखा है
      जब Nikon ने Canon और सभी modern designs की तरह electronic aperture इस्तेमाल करने वाले “E” lenses पेश किए, compatible bodies बहुत कम थीं और lens launch से पहले compatible bodies का base तैयार करने की दूरदृष्टि नहीं थी
      उदाहरण के लिए 2008 में आए इस lens https://www.kenrockwell.com/nikon/24mm-pc.htm के लिए सबसे शुरुआती compatible body 2007 की है, और यह D90 जैसी कई DX bodies तथा सभी film cameras पर काम नहीं करता
      2016 में जब Nikon ने AF-P stepper motor lenses पेश किए, तब भी 2013 से पहले की कोई compatible body नहीं थी, और फिर future-proofing की कमी थी
      Canon ने FL mount से FD, और FD से EF पर जाते समय दो बार users को नाराज किया, लेकिन EF में उसने लगभग सब सही किया: पूरी तरह electronic, aperture slider नहीं, focus screw नहीं, और बड़ा diameter
      2017 का Canon Ring USM AF और IS lens 1987 में launch हुई पहली EOS 650 film body पर लगाने पर भी AF और IS पूरी तरह काम करते थे
      ये features EOS के जन्म के समय मौजूद भी नहीं थे, लेकिन लगता है AF electronic protocol lens के अंदर motor technology से स्वतंत्र है और IS को body जाने बिना lens अकेले संभाल सकता है
      Nikon के compatibility traps की तुलना Canon की बेहतरीन, भले perfect न हो, compatibility से नहीं की जा सकती
      Nikon वही गलतियां दोहराता है, जैसे F-Z mount adapter में screw-drive motor न लगाना, और यह ऐसी company लगती है जो पुराने lenses और bodies वाले लोगों को पसंद नहीं करती
      यह भी कोई नई बात नहीं है; Nikon F-1 adapter में भी कुछ खास functions missing थे
    • लगता है Nikon lenses ने भी अलग नामों से मिलता-जुलता रास्ता अपनाया
      ultrasonic motor = AF-S (1998), stepper motor = AF-P (2016), voice coil motor = SSVCM (2022)
      https://imaging.nikon.com/imaging/lineup/lens/glossary/
    • मेरी जानकारी में कुछ हद तक modern Nikon lenses में lens के अंदर AF motor होता है

  • ये piezoelectric actuators सचमुच कमाल के हैं
    mechanism दिखाने वाला video: https://www.youtube.com/watch?v=7iHL4ZCkCKc
    ऐसे motor का top speed पर घूमता video: https://www.youtube.com/watch?v=JtttNnmCVmU

    • पहले video का actuator वास्तव में piezoelectric actuator है, लेकिन Canon lenses में जिस type का इस्तेमाल करता है वह नहीं
      दूसरे video का actuator Canon के Nano USM से related लगता है
    • क्या Canon जैसी companies ऐसे motors या actuators खुद बनाती हैं?
      या ऐसी components में specialize करने वाली कोई दूसरी company होती है?

  • इस तरफ के readers को दिलचस्प लग सकने वाली बात यह है कि ये सभी motor types open loop हैं, इसलिए किसी खास state को सटीक और repeatable तरीके से command नहीं किया जा सकता
    यानी lens को अगर 3m पर focus करने का signal भेजें, तो guarantee नहीं कि अगली बार 3m focus पर वह बिल्कुल उसी state में होगा
    इसलिए camera calibration मुश्किल हो सकता है, और एक बार calibrate करने के बाद अक्सर लोग camera को छूना नहीं चाहते

    • system focus तक पहुंचने पर motor को रोक देता है, इसलिए यह closed loop system है

  • शानदार लेख
    मेरे पास EF 400mm f2.8 सेकंड-जनरेशन लेंस है, और यह लेंस पुराने 7Dmk2 पर बिल्कुल नए R6Mk2 की तुलना में कहीं ज़्यादा तेज़ फोकस करता है
    बाकी सभी लेंसों में उल्टा होता है, इसलिए सोचता हूँ कि ऐसा क्यों होता है
    सुना है कि शायद पुराने 7D और 1D bodies AF motor को ज़्यादा power भेजते हैं, लेकिन कोई पुष्ट स्रोत नहीं देखा

    • इस समस्या के बारे में पहली बार सुन रहा हूँ, लेकिन जल्दी खोजने पर R6 II में लंबे lenses के AF issues के कुछ मिलते-जुलते मामले मिले: https://community.usa.canon.com/t5/EOS-DSLR-Mirrorless-Camer...
      समझा नहीं पाने के लिए माफ़ी, और समय मिला तो इसे और गहराई से देख सकता हूँ, लेकिन वादा नहीं कर सकता

  • @ExAr, यह जानकारी का खज़ाना जैसी सामग्री है, और आपकी मेहनत के लिए धन्यवाद
    सोच रहा हूँ कि क्या आप ब्लॉग पर यह भी लिखते हैं कि ऐसे graphics कैसे बनाते हैं
    उदाहरण के लिए यह viewfinder image https://exclusivearchitecture.com/images/technical-articles/... सचमुच प्रभावशाली है
    जानना चाहूँगा कि rays और eye को कैसे simulate किया गया

    • अभी तक मैंने ऐसे illustrations बनाने की प्रक्रिया पर ब्लॉग में नहीं लिखा है, लेकिन idea अच्छा है और behind-the-scenes सामग्री बहुत है
      viewfinder image में वास्तविक light path एक जापानी optical engineer की मदद से बनाया गया था, जो professional ray tracing simulation उपलब्ध करा सके थे