От роботов до ручной полировки: 10 фактов о производстве объективов Canon L-серии

Передний элемент объектива Canon EF 600mm f/4L IS II USM проходит последний этап проверки перед тем, как будет установлен в объектив. Снято на камеру Canon EOS 5D Mark IV с объективом Canon EF 24-105mm f/4L IS II USM. © Найджел Этертон

Роботы, будто сошедшие с экрана научно-фантастического фильма, инженеры, которые способны услышать брак, и антистатическая обувь — фабрика Canon в городе Уцуномия является колыбелью инноваций и точного производства. Объективы Canon L-серии известны по всему миру благодаря профессиональному качеству сборки и четкости изображения, но производство столь выдающихся объективов требует высокого уровня мастерства, внимания к деталям и применения нестандартных процессов.

Здесь особое внимание уделяется каждому этапу производства — от идеальной обработки стекла уникальными станками до ручной проверки объективов инженерами. В этой статье мы расскажем 10 самых интересных фактов, которые помогут вам узнать больше о процессе создания премиальных объективов L-серии на фабрике Canon по производству объективов, расположенной в японском городе Уцуномия.

На фабрике Canon по производству объективов в Уцуномии поддерживается идеальная чистота: все работники и посетители в обеспыленных помещениях надевают защитную одежду. Снято на камеру Canon EOS 5D Mark IV с объективом Canon EF 24-105mm f/4L IS II USM.

1. Японское инженерное искусство на каждом этапе

Фабрика Canon по производству объективов расположена в японском городе Уцуномия, что в 100 километрах к северу от Токио (50 минут езды на скоростном поезде), и именно здесь выполняется основной объем работы по производству объективов L-серии. Фабрика имеет размеры 160 на 200 метров, что соответствует площади 4,7 футбольных полей, и способна вместить на своей территории четыре самолета Airbus A380. Отлаженности в производстве объективов здесь уделяют столь большое значение, что температура на производстве поддерживается с точностью до 0,5 °C. Все рабочие и посетители носят защитную одежду, включая антистатическую обувь в главном здании и специальные чистые тапочки в зонах сборки и тестирования. Перед входом в обеспыленные помещения все также проходят через «воздушный душ», чтобы не нарушить производственный процесс.

На первых этапах создания объектива для придания формы и сглаживания линзы используется фреза с алмазным напылением. Снято на камеру Canon EOS 5D Mark IV с объективом Canon EF 24-105mm f/4L IS II USM. © Найджел Этертон

Главной составляющей процесса создания объективов являются мастера по производству. На этой фотографии Тоси Сайто начинает процесс создания объектива-образца; затем на основе образца производством займутся автоматизированные устройства. Снято на камеру Canon EOS 5D Mark IV с объективом Canon EF 24-105mm f/4L IS II USM. © Найджел Этертон

2. Эксперты в области производства объективов способны услышать брак

Несмотря на то, что большая часть процесса производства объективов автоматизирована, мастера по производству, именуемые «Такуми», играют в их создании очень важную роль. Тоси Сайто, один из «Такуми», имеет более 25 лет опыта и использует в работе не только свои навыки, но и все органы чувств. «Когда линза касается фрезы, я знаю, какой звук она должна издавать, поэтому я слышу, если что-то не так», — говорит он. Помимо ручной работы над объективами Тоси использует свой опыт для «обучения» станков точности и допустимым погрешностям, которые обозначаются на стадии проектирования.

3. Инструменты для шлифовки линз имеют алмазное напыление

Линзы проектируются с помощью программного обеспечения САПР, которое рассчитывает физические и оптические свойства различных типов стекла — их определяет расположение оксидов металлов и других материальных частиц в соответствии с упорядоченной (кристаллы), неупорядоченной (стекло) или промежуточной (аморфной) моделью. Каждый стеклянный элемент в линзе шлифуется, сглаживается и полируется до достижения необходимой формы с помощью фрезы для шлифовки и полировки, имеющей алмазное напыление. В первую очередь, стекло подвергается грубой шлифовке, которая необходима для того, чтобы сделать его тоньше. Затем его сглаживают, тем самым устраняя трещины. Третьим этапом является центрирование, в рамках которого края линзы шлифуются для создания четкого оптического центра. Затем линзу полируют, чтобы исключить мельчайшие трещины на поверхности, придать ей окончательную форму и сделать прозрачной. Теперь линза готова к проверке.

4. Изготовление асферических линз с помощью плавления стекла

Стекло является лучшим материалом для производства линз — оно прозрачное, его форму относительно легко менять, а также оно способно выдержать воздействие температур и химических веществ — но с ним может быть очень трудно работать. Большая часть элементов в объективе камеры имеет сферическую форму, но иногда для оптической конструкции необходимые более сложные, асферические элементы. Подобные асферические линзы очень сложно и дорого производить с помощью традиционных процессов шлифовки и полировки, поэтому в распоряжении Canon имеется собственное оборудование для формования стекла, расположенное на фабрике в Уцуномии, где подобные линзы изготавливаются с использованием технологии создания заготовок из расплавленного стекла. Каждая из заготовок создается с невероятно высокой точностью, а в процессе изготовления учитываются точные изменения в размерах, которые произойдут во время охлаждения и затвердевания стекольной массы.

В Canon используются роботы-доставщики, которые оснащены датчиками, предотвращающими столкновения, и предназначены для своевременной доставки компонентов. Снято на камеру Canon EOS 5D Mark IV с объективом Canon EF 24-105mm f/4L IS II USM. © Найджел Этертон

5. Роботы из научной фантастики, которые перемещаются по фабрике

Фабрика в Уцуномии очень большая, поэтому ценные компоненты по территории производства транспортируют автоматизированные роботы-доставщики. Они не выходят за пределы желтых дорожек и знают о местоположении других роботов, автоматически выстраивая маршрут следования. Эти роботы также оснащены специальными датчиками, которые позволяют предотвратить столкновение с людьми и другими объектами и доставить оптические элементы и линзы в пункт назначения в целости и сохранности.

6. Станки для шлифовки линз с самокоррекцией

Автоматизация также используется в процессе производства, например на этапе, когда в игру вступают станки для шлифовки линз Canon. Операторы контролируют процесс и проверяют, чтобы станки, которые были разработаны в компании, работали исправно. Эти станки также могут выполнять самокоррекцию — в рамках производственного процесса они дважды автоматически выполняют замер линз и, при наличии отклонений от эталонной конструкции, выполняют корректировку «неправильной» линзы, а также корректируют значения параметров, чтобы следующая произведенная станком линза по характеристикам была ближе к эталонному образцу. Несмотря на значимость автоматизированных технологий, существуют такие вещи, как экспертиза «Такуми», которую нельзя исключать из производственного процесса. Каждый объектив Canon L-серии 16–35 мм — не только пробные образцы — проверяется и калибруется вручную в рамках девятиэтапного оптического тестирования, что позволяет убедиться в соответствии этих объективов высоким стандартам премиальной линейки.

Зона проверки объективов, в которой тестируются объективы Canon. Снято на камеру Canon EOS 5D Mark IV с объективом Canon EF 24-105mm f/4L IS II USM. © Найджел Этертон

7. Измерения линз производятся с невероятной точностью

Объективы Canon наивысшей точности производятся для использования в индустрии 4K/8K-трансляций, и их конструктивная погрешность не превышает 30 нанометров (один нанометр — это миллионная часть миллиметра). Представьте себе линзу размером со стадион Маракана в Рио-де-Жанейро, Бразилия, насчитывающий 300 метров в ширину. На всей поверхности этой огромной линзы не должно быть конструктивных отклонений, превышающих 0,03 мм — толщину полиэтиленового пакета.

8. Самый сложный в производстве объектив — это...

Является ли самой трудной задачей создание зум-объектива с самым широким углом в мире? Объектив Canon EF 11-24mm f/4L USM, обеспечивающий максимальный угол обзора в 117° и располагающий большим выпуклым передним элементом и четырьмя асферическими элементами, — быть может, именно его сложнее всего производить? Тоси говорит, что это не так. «Поначалу это действительно было отчасти непросто, но не могу сказать, что это была очень трудная задача». В действительности, сложнее всего производить длиннофокусные телеобъективы Canon L-серии, такие как Canon EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS II USM. Сложные внутренние механизмы движения делают процесс сборки этих объективов наиболее трудоемким — он занимает в четыре раза больше времени, чем процесс создания зум-объектива Canon EF 16-35mm f/2.8L III USM.

На фабрике Canon по производству объективов в Уцуномии изготавливаются асферические линзы, при производстве которых используется особый процесс обработки стекла, впервые разработанный Canon в 1980-е годы. Снято на камеру Canon EOS 5D Mark III с объективом EF 11-24mm f/4L USM. © Найджел Этертон

9. Беспредельные инновации

В Canon была разработана система стабилизации изображения. В наших цифровых зеркальных камерах EOS используется механическая стабилизация изображения за счет движения линз, а не электронная с помощью датчиков, что обеспечивает наиболее четкое изображение в видоискателе. В объективе Canon EF 35mm f/1.4L II USM, как и в других специальных объективах, также используются новейшие оптические материалы. Одним из таких материалов является BR (преломляющая оптика синего спектра), разработанная нами и изготавливаемая из специального вещества. Эти элементы BR в объективе обеспечивают сильное преломление синего света и корректируют хроматические аберрации гораздо эффективнее по сравнению с обычными линзами.

10. Из объективов Canon можно (вероятно) сделать линию длиной в половину экватора

В октябре 2017 года компания Canon достигла показателя в 130 миллионов произведенных объективов EF, что приблизительно равно половине длины экватора, если выложить объективы в линию один за другим. Создавая эти миллионы объективов, мы постоянно работали над внедрением новых технологий. В первую очередь, мы используем нововведения в объективах L-серии и рассчитываем на дальнейшее их внедрение в камеры среднего и, по возможности, даже нижнего ценового сегмента, чтобы максимальное число людей могло воспользоваться последними технологическими преимуществами.

Чтобы узнать больше об объективах Canon EF L-серии, перейдите на страницу линейки объективов.

Автор Lucy Fulford
Источник Canon.ru