高速对焦必备 佳能EF镜头USM技术史话

佳能USM种类

　　按照大的分类，佳能USM马达可分为环型USM与微型USM，而微型USM又分为一代、二代，二代即前面介绍的于2002年发布的“超微型USM”——Micro USM II。环型USM多使用于大光圈及超远摄镜头上，微型USM多使用于小型镜头上，两者最主要的区别在于环型超声波马达可以实现全时手动对焦，但微型不行。

EF镜头所采用的3种超声波马达·USM

环型USM转子与弹性金属结构

环型USM结构图

EF镜头内的环型USM剖面图

　　以往的镜头内置马达均属于电磁马达，其原理主要是将电磁场力转变成扭力。而超声波马达是将超声波振动转换成驱动镜头的扭力，是一种全新的驱动方式。上面的环型USM结构图看，其马达结构非常简单，而且其圆环的形状也正好适用于镜头。　　

　　佳能在研制USM过程中，按超声波转换能量的不同方式把超声波定义——驻波型、行波型和振簧型三种类型。佳能EF镜头使用的超声波马达全部都是行波型。佳能这种环形超声波马达的结构非常简单，主要是以一片底部环形定子（Stator）及一片环形转子（Rotor）组成，将超声波频率的震动转变成转动能量。将交流电加到定子底部的压电陶瓷部份，便会令定子产生 0.001mm 幅度、约30kHz高频而微细的震动，从而令定子顶部与转子接触的部份产生一种弯曲移动波（flexural traveling wave）。弯曲移动波产生的磨擦力，足以使转子产生转动。定子底部有一个弹性金属环和压电陶瓷元件接合，顶部则是圈等距间隔的梯形突起。定子本身用特殊金属材质做成，这种金属具有与压电陶瓷元件相近的热膨胀性质，因此在温度变化时能够最大程度减小马达环结构的形变，使运行更加稳定。而马达转子则是一个带弹簧的法兰型铝环，弹簧紧贴着定子并保持压缩状态。由于铝材质相对较软，所以其转子和定子的接触面经过了特殊的表面防磨损加工。

微型USM(Micro USM)

微型USM与超微型USM结构图

　　从结构上看，环形USM更适合常规的圆筒镜头，而为了让更小的镜头也具有USM功能，佳能又开发了“微型USM”，目前已经有一、二两代。马达”。

　　因为微型USM体积小巧,安装在任何镜头上时都不需要担心镜头光学系统结构的差异。另外微型USM的转子、定子、功率输出部件都紧凑地集成在一个很小的单元中，体积只有环形USM的一半，而超微型USM比微型USM更是小巧了近一半。价格方面，微型USM也比环形USM更便宜，这就使得更多的镜头能够拥有USM超声波马达所带来的快速自动对焦性能。