单反发展之路 佳能USM超声波马达的发展

    想当年拍模特可是个技术活，兹~~兹~~~的对焦声中我们不知道错过了多少个精彩的瞬间，“别动！等我对焦！”您说哪个模特喜欢这样的摄影师...这个时候USM就能帮您大忙了，“快看，模特出来了！”赶忙抓起相机，左手开机，右手半按，一秒钟内一张清晰的特写出炉了，这种速度真是今非昔比。

焦距:300mm　 光圈:f/3.5　 ISO感光度:200　
曝光时间:1/400　 曝光补偿:-0EV　 白平衡:自动

准确的对焦，无论是人像还是其他作品都相当重要

    那么什么是USM？为什么它可以帮助摄影师更加安静快速的拍摄？下面我们就带这大家来简单了解一下这个佳能首创的镜头技术吧。

USM结构说明

镜头上的Ultrasonic标识

环型USM转子与弹性金属结构

    Ultrasonic Motor是大部分EF镜头使用的对焦马达类型，利用频率在超声波区域的振动源转动的马达。EF镜头的超声波马达有环形超声波马达(Ring-USM)微型超声波马达(Micro-USM)。除镜头上有红色环标志的L级多采用USM外，采用超声波马达的镜头在前端有一黄色环，标记着”ULTRASONIC”。

EF镜头拆解图

    USM的基本特点：
  1、具有低转速大扭矩的输出特性：这一点可以让对焦速度大幅提升。
  2、制动力矩大：当正确对焦后，不会轻易出现误差和偏离。
  3、结构简单：更加稳定耐用。
  4、马达启动和制动的可控性非常好： 反应迅速，时滞小。
  5、转动声音非常小，几乎无声：不打搅被摄体、不影响视频录制。

    基于上述这些特点，不是只有人像摄影师喜欢USM，USM同样也在世界各地帮助新闻、人文、纪实甚至战地摄影师们更加生动真实的记录这地球上发生的一切，稳定可靠的同时不错过任何转瞬即逝的瞬间。理想的画面往往会出现在我们毫无准备的时候，有了USM这样快速的对焦，或许很多人离自己的摄影大师梦又近了一步。

·那么安静而又迅速的对焦带来了什么样的意义呢？

    在曾经的岁月里，对焦是一门极其复杂的技术，对焦、估焦与多年的经验才能造就摄影师的一张清晰照片，比如在纪实摄影领域尤为突出，这也是大师之所以为大师的原因之一。

布列松的名作

　　亨利·卡蒂埃-布列松(HENRI CARTIER-BRESSON)法国人，世界著名的人文摄影家，决定性瞬间理论的创立者与实践者。被誉为"现代新闻摄影之父"。但即便是大师的名作也难免对焦不实，这是那个时代的限制。那个年代基本上都是手动对焦，需要练很久的时间,现在有了自动对焦则方便了许多，也让很多人都有机会成为大师。

  士兵之死 作者：Capa

　　罗伯特·卡帕（Robert Capa）是匈牙利裔美籍摄影记者，二十世纪最著名的战地摄影记者之一。他和“决定性瞬间”的倡导者布勒松一同创立了著名的玛格南图片社，成为了全球第一家自由摄影师的合作组织。1954年5月25日，摄影师卡帕在越南采访第一次印支战争时，误入雷区踩中地雷被炸身亡。卡帕经典语录“如果你的照片拍的不够好，那是因为你靠的不够近。”但离得够近，对焦是否能够准呢？

　　个人认为对于现代摄影器材来说，对焦的进步和感光度的提升算得上最富有意义的技术之一。在纪实领域，现代技术让图片变得更清晰，在被摄环境和被摄者神情的快速变化中，更快的对焦也让我们更容易抓到决定性瞬间。而更安静的动作也使得拍摄的过程免于打扰了被摄者。

作者：沐月清风 

　　上面这张人文摄影作品来自我们的资深坛友沐月清风老师，这张由EOS单反+EF镜头拍摄的图片中老汉沧桑的面部细节震撼人心，在烟雾的衬托中仿佛向观者叙述着人生的故事。不可否认的，当代技术确实让更多影友可以从容的拍摄，精准的对焦让我们可以更真实的记录这个世界，这一点上恐怕是让前人羡慕不已啊。

　　另外，对于喜欢EOS Movie的爱好者们USM最大的好处当属静音啦，相比没有人想在未设外置麦克风的时候，在自己的视频里总是听到“兹~~兹~~~”的声音吧。这也是在这个流媒体当道的时代的一个重要的技术突破。

·USM的类型：环形超声波马达、微型USM和超微型USM II

    既然USM如此的必要，那么我们所使用的镜头中都有USM么？又都是怎样类型的USM呢？目前大部分的EF镜头中都有USM技术，他们分为环形超声波马达、微型USM和超微型USM II。

    环形超声波马达是佳能中高级USM镜头使用的对焦马达，其驱动组件是环形的，在驱动时不需要使用任何齿轮之类的传动件。因扭矩很大，所以启动和制动的速度比一般的对焦马达快很多。

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 

    佳能环形USM除具备之前提到的基本特点外，还具有以下特点：
  1、高效率，低功耗；
  2、环形的马达可以与镜身完美地结合；
  3、低转速，特别适合镜头的AF驱动；
  4、转动速度可以在0.2rpm~80rpm范围内任意控制；
  5、可以实现灵敏度可调的电子MF；
  6、工作环境温度是：-30℃~+60℃。

微型USM和超微型USM II

随后开发的不受镜头口径限制的微型USM。由于成本较低，能在更多的镜头上应用，进一步扩大了通用性。并且，随着镜头本身的小型化，还开发出长度、重量均约为微型USM一半的超微型USM II，有望普遍用于今后的微型变焦镜头。

·USM的发展之路

    超声波马达给自动对焦系统带来了巨大的变革。佳能于1987年首先将其搭载于市售镜头，应用于EF 300mm f/2.8L USM，几乎没有声音的特性震惊了全世界的摄影师，而且，还以低耗电量实现了高效、高扭矩、高灵敏度的高速对焦。

1987年首次采用USM技术的EF 300mm f/2.8L USM镜头

    1990年普及型“环型超声波马达”开始普遍应用。两年之后，实现了生产自动化的“微型超声波马达”也随之登场，从而进一步推动了超声波马达的应用。在2002年开发出了全长仅为原有微型超声波马达长度的1/2的“微型超声波马达II”。在超声波马达的普及率及专有技术的积累方面，EF镜头有着极大的优势。

具有USM标识的佳能EF 70-200mm f/2.8L IS USM

采用USM的佳能EF 85mm f/1.2L II USM 

现在在售的所有款型EF镜头中，大部分都已采用了超声波马达（USM）。未采用的多为用于特殊用途的微距摄影镜头、移轴镜头等。除了远摄镜头外，广角镜头和常规领域镜头也逐渐普及了驱动装置的超声波马达化，应用率至少超过了70%。纵观市场上的各品牌镜头，除了EF镜头之外，其他镜头在超声波马达应用方面近两年也在加大力度研发，但只有少数有成型技术。而从1987年就开始专注于卡口完全电子化和镜头内置马达的佳能，在这方面积攒了一定的优势。