Questo è il reparto di progettazione ottica - LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6

Ciao a tutti.

In questo articolo della serie "This is the Optical Design Department", il nostro reparto di progettazione ottica illustra i design degli obiettivi e le loro caratteristiche, insieme all'impegno e alla filosofia che guidano il nostro lavoro, aspetti che non troverai nei cataloghi o sui siti web.

Per chi sta valutando l'acquisto di un obiettivo, invitiamo ad approfondire la filosofia progettuale che caratterizza gli obiettivi LUMIX; per chi già possiede un obiettivo LUMIX, speriamo possa apprezzare la cura e l'attenzione senza pari ai dettagli e alla riflessione che contribuiscono alla straordinaria qualità delle immagini che caratterizza la fotografia.

Si tratta di un articolo che illustra diversi obiettivi, scritto dagli sviluppatori e ricco di gergo tecnico. Leggendo questo articolo, anche tu potrai addentrarti nell'entusiasmante mondo del collezionismo di obiettivi.

L'articolo è dedicato al LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6, l'obiettivo in kit per le serie LUMIX S5II e S5IIX, spiegato da Kudo.

Nel 2020 è stata introdotta la LUMIX S1 (di seguito "S5"), un modello che racchiudeva il fascino della LUMIX S5, il modello di fascia alta della nostra gamma di fotocamere mirrorless full-frame, puntando però su dimensioni più compatte.

Il modello LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6 è un obiettivo della serie S(*1), progettato come zoom standard compatto e accessibile per completare le dimensioni della S5 originale. La sua caratteristica principale è che offre una gamma di zoom 3x a partire da un ultragrandangolare di 20 mm - il primo obiettivo zoom standard del settore a farlo all'epoca..

*1 LUMIX offre due linee di obiettivi: Obiettivi S PRO e obiettivi S. Gli obiettivi S PRO sono pianificati, progettati, sviluppati e prodotti per soddisfare i rigorosi standard S PRO di LUMIX, mentre gli obiettivi S sono sviluppati ponendo l'accento sulla portabilità e sull'usabilità oltre che sulle elevate prestazioni ottiche.

Leggero e compatto, questo obiettivo copre una gamma versatile che va dall'ultrandangolare 20 mm allo standard 60 mm standard, con il lato grandangolare che consente di scattare fino a 5 cm dall'estremità del cilindro dell'obiettivo.

Questo lo rende adatto a una varietà di situazioni, dalla fotografia di paesaggio che sfrutta al meglio la prospettiva, alle istantanee casuali e la fotografia da tavolo.

In questo articolo presenteremo quattro caratteristiche chiave del LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6, insieme ad alcuni punti salienti del suo design ottico.

LUMIX S5II e LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6

Fin dai tempi delle fotocamere reflex (SLR), gli zoom standard hanno generalmente avuto una lunghezza focale iniziale di 24 mm o 28 mm (equivalente nel formato 35 mm).

Tuttavia, ricerche di mercato hanno rivelato che con l'aumento dei selfie e del vlogging, con le capacità sempre più grandangolari delle fotocamere degli smartphone e con la crescente tendenza a ritagliare le immagini dopo lo scatto, molti utenti trovano limitante la lunghezza focale convenzionale di 24 mm. Di conseguenza, cresce la domanda di obiettivi ultragrandangolari con lunghezze focali ancora più corte.

Pertanto, il nuovo obiettivo zoom standard ideale per soddisfare le esigenze dei tempi era un obiettivo zoom compatto che coprisse la gamma da ultragrandangolare 20 mm a standard.

Con una lunghezza focale di 16 mm al grandangolo, la prospettiva tende a essere eccessivamente enfatizzata e l'angolo di campo può sembrare troppo ampio per l'uso generale. Da questo punto di vista, l'ultragrandangolare 20 mm raggiunge un buon equilibrio: offre i vantaggi di una migliore prospettiva senza il fastidio di una sensazione troppo estrema.

Tuttavia, rimane una differenza di circa 10 gradi nell'angolo di campo rispetto al tipico grandangolo da 24 mm, il che significa che deve essere catturata una gamma di luce significativamente più ampia. Per mettere le cose in prospettiva, una differenza di 10 gradi alla focale più corta è maggiore della differenza tra 70 mm e 60 mm a quella più lunga (circa 6 gradi). Per questo motivo, ottenere una lunghezza focale compresa tra 20 e 60 mm e un design compatto e leggero ha rappresentato una sfida importante nello sviluppo dell'obiettivo.

Angolo di campo per lunghezze focali di 20 e 24 mm (riquadro rosso)

Angolo di campo per lunghezze focali di 60 e 70 mm (riquadro rosso)

La progettazione ottica chiave che ha risolto questo problema è stata l'introduzione di un tipo di obiettivo a messa a fuoco positiva per il primo gruppo, sfruttando l'ampio diametro dell'attacco e la breve distanza flangia-retro.

Il diagramma seguente mostra la configurazione ottica del LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6.

Lo zoom a cinque gruppi positivo-negativo-positivo-negativo-positivo assicura una configurazione simmetrica centrata sull'apertura dal grandangolo al teleobiettivo, consentendo una buona correzione delle aberrazioni su tutta la gamma di zoom.

Inoltre, il movimento del primo gruppo durante lo zoom consente di aumentare il rapporto di zoom pur mantenendo le dimensioni compatte dell'obiettivo. Anche la distorsione alla focale più corta viene ridotta posizionando prima l'obiettivo con potenza positiva.

Questa configurazione è resa in gran parte possibile dall'ampio diametro di 51,6 mm dell'attacco a L e dalla breve distanza flangia-retro di 20 mm.

Pur essendo obiettivo in kit, il LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6 offre eccellenti prestazioni di resa dell'immagine sull'intera gamma di zoom.

Come si vede nel diagramma di configurazione dell'obiettivo qui sopra, la disposizione della potenza di ciascun gruppo di lenti è stata ottimizzata in una configurazione zoom a cinque gruppi, riducendo efficacemente le aberrazioni che tendono a verificarsi durante lo zoom. Inoltre, posizionando con attenzione due lenti asferiche, tre lenti ED(*2) e una lente UHR(*3) ad alto indice, il design riduce l'aberrazione sferica, l'aberrazione cromatica e la curvatura di campo, garantendo una qualità d'immagine costantemente elevata sull'intera gamma di zoom.

*2 Lente Extra-Low Dispersion.
*3 Lente Ultra-High Refractive Index.

Inoltre, stiamo cercando di ottenere una precisione ancora maggiore dei componenti nei nostri processi di produzione e stiamo introducendo regolazioni ottiche ottimali. Maggiore è la precisione dei singoli componenti, maggiore è il grado di libertà nella progettazione ottica, rendendo la produzione e la progettazione strettamente collegate.

Naturalmente, la miniaturizzazione rende anche più impegnativa la precisione dimensionale richiesta, ma abbiamo raggiunto una precisione dimensionale rigorosa, con un errore inferiore a pochi micrometri.

Il diagramma seguente mostra il grafico MTF del LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6. Come già detto, la sinergia tra progettazione ottica e meccanica ha permesso di ottenere prestazioni ad alta risoluzione che si estendono fino ai bordi dell'immagine, sia alla focale più corta che a quella più lunga, nonostante si tratti di un obiettivo compatto con zoom 3x che parte da un grandangolo di 20 mm.

La foto qui sotto è stata scattata con un'ampia apertura, ma anche i motivi sugli edifici sono chiaramente risolti. Non lasciarti ingannare dal fatto che si tratta di un obiettivo in kit: basta guardare le sue prestazioni di resa dell'immagine.

LUMIX S5II LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6 F3.5 SS 1/640 ISO 100 (scatto a 20 mm)

Vediamo ora la distanza di messa a fuoco minima. Riteniamo che la riduzione delle dimensioni del cilindro dell'obiettivo e la riduzione della distanza di messa a fuoco minima siano direttamente correlate alla facilità d'uso, e abbiamo reso possibile avvicinarsi il più possibile mantenendo le dimensioni del cilindro dell'obiettivo.

La distanza di messa a fuoco minima del LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6 è di circa 15 cm alla focale più corta e di 40 cm a quella più lunga. La distanza di messa a fuoco minima è definita come la distanza tra il soggetto e il piano di messa a fuoco. Ciò significa che ti puoi avvicinare fino a circa 5 cm dal soggetto alla focale più corta.

Per ridurre la distanza di messa a fuoco minima, la corsa di messa a fuoco deve essere mantenuta aumentando la distanza tra il gruppo di messa a fuoco e il gruppo finale. Alla focale più lunga era difficile ridurre ulteriormente la corsa di messa a fuoco a causa dei vincoli imposti dalle dimensioni del cilindro dell'obiettivo, ma la distanza di messa a fuoco minima è stata ridotta assicurando la maggior parte della corsa di messa a fuoco possibile in prossimità della focale più corta.

La distanza di messa a fuoco minima di 15 cm è possibile nella gamma di lunghezze focali da 20 a 26 mm, con un ingrandimento massimo di 0,43x a 26 mm. La possibilità di avvicinarsi alla focale più corta offre una maggiore libertà di composizione degli scatti, ad esempio avvicinandosi al soggetto e acquisendo lo sfondo.

LUMIX S1H LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6 F6.3 SS 1/320 ISO 100 (scatto a 20 mm)

LUMIX S1 LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6 F3.5 SS 1/1000 ISO 200 (scatto a 20 mm)

Quando si scatta alla distanza minima di messa a fuoco, la superficie dell'obiettivo sul lato più vicino al soggetto può entrare in contatto con il soggetto o con un oggetto vicino e sporcarsi. Per evitarlo, a superficie dell'obiettivo sul lato più vicino al soggetto è rivestita in fluoro per prevenire le macchie e facilitarne la rimozione.

Inoltre, tutti gli obiettivi della serie S sono resistenti alla polvere, agli schizzi e alle basse temperature. Poiché l'obiettivo deve garantire prestazioni costanti sia a basse che ad alte temperature, oltre che in condizioni normali, in particolare per quanto riguarda le prestazioni dell'AF e il tracciamento dello zoom, il modello LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6 è dotato di un sensore di temperatura all'interno dell'obiettivo. Questo sensore rileva le variazioni di temperatura e applica una compensazione al movimento di messa a fuoco, prevenendo spostamenti della posizione del fuoco causati dalle fluttuazioni termiche.

Di conseguenza, puoi utilizzare l'obiettivo con sicurezza in un'ampia varietà di situazioni, sia in riva al mare che in montagna.

LUMIX è un partner indispensabile per un'ampia gamma di creatori che affrontano la sfida di realizzare sia video che fotografie, e i prodotti vengono sviluppati con l'obiettivo di diventare un marchio che li aiuti a creare la migliore opera d'arte possibile.

Una delle funzioni richieste agli obiettivi per le riprese video è quella di ridurre al minimo il breathing dell'obiettivo.

Il breathing dell'obiettivo si verifica quando l'angolo di campo cambia durante la messa a fuoco. Se è presente una quantità significativa di breathing dell'obiettivo, anche la composizione dell'immagine cambierà, producendo un risultato diverso da quello che si intendeva originariamente acquisire.

Per ridurre al minimo il breathing dell'obiettivo, è necessario limitare l'angolo dei raggi luminosi che entrano nel gruppo di lenti di messa a fuoco. L'obiettivo LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6 ottiene questo risultato ottimizzando la potenza di ciascun gruppo di lenti per ridurre al minimo il breathing, garantendo al contempo una buona correzione delle varie aberrazioni in tutto il sistema ottico.

Le unità di messa a fuoco e di apertura sono inoltre progettate per essere silenziose durante la registrazione video. La messa a fuoco è gestita da un motore passo‑passo con controllo a micro‑passi ad alta precisione e profili di accelerazione/decelerazione fluidi, garantendo un funzionamento silenzioso per riprese video uniformi.

Inoltre, tutti gli obiettivi della serie S condividono la stessa attenta cura nel controllo del diaframma e nell'operazione MF (messa a fuoco manuale). Il suddetto controllo a micro‑passi ad alta precisione è applicato anche al diaframma, garantendo un movimento fluido dell'apertura (variazione del diaframma), anche in scene con cambiamenti significativi della luminosità del soggetto o durante il panning nelle riprese video. Questo riduce le variazioni discrete di esposizione sullo schermo durante la registrazione video, consentendo riprese di alta qualità.

La ghiera della messa a fuoco manuale può essere impostata su modalità non lineare o lineare dal menu della fotocamera, consentendone l'utilizzo sia per le immagini statiche che per i video. Consulta "Fifth Edition [LUMIX S F1.8 Series]" per una spiegazione dettagliata di questa funzione.

Con questo si conclude la presentazione dell'obiettivo LUMIX S 20-60 mm F3.5-5.6. Se possiedi già questo obiettivo, speriamo che tu colga l'occasione per apprezzarne le prestazioni di resa dell'immagine.

E se non possiedi ancora questo obiettivo, speriamo che questo articolo ti abbia aiutato a orientarti nella scelta dell'obiettivo più adatto a te.

Grazie per la lettura.