以打造極致星空攝影為目標，RF 14mm F1.4 L VCM 開發者專訪
以打造極致星空攝影為目標
RF14mm F1.4 L VCM 開發者專訪
儘管擁有大光圈與超廣角設計，RF14mm F1.4 L VCM 的尺寸卻出乎意料地小巧。其寬廣的視角與明亮光圈，使它成為拍攝「星空風景攝影」的理想鏡頭——能同時捕捉滿天星空與地景的影像。本次我們訪問了三位參與開發此鏡頭的 Canon 工程師，分享這項重要創新的開發理念。
RF 14mm F1.4L VCM
儘管擁有大光圈與超廣角設計，RF 14mm F1.4 L VCM 的尺寸卻出乎意料地小巧。其寬廣的視角與明亮光圈，使它成為拍攝「星空風景攝影」的理想鏡頭——能同時捕捉滿天星空與地景的影像。本次我們訪問了三位參與開發此鏡頭的 Canon 工程師，分享這項重要創新的開發理念。
大光圈與超廣角，同時實現小型化
問: 可以說明 RF14mm F1.4 L VCM 的開發概念嗎？
Saito: 這顆鏡頭是 RF 定焦 F1.4 L 系列的第六款產品。整個系列的目標，是在 F1.4 最大光圈下仍能提供卓越的影像品質。Canon 目前已推出 20mm、24mm、35mm、50mm 與 85mm 五款鏡頭，它們在鏡身尺寸與操作配置上都保持一致。RF14mm F1.4 L VCM 則是系列中最新的一員，它提供比 20mm 更廣的視角，是一款超廣角鏡頭。這顆鏡頭採用了全新的光學設計，使機身尺寸得以大幅小型化，同時也能帶來顛覆過去人們對於「大光圈超廣角鏡頭」的既有印象。
問: 這顆鏡頭最適合拍攝哪些題材？
Watanabe: 在開發這顆鏡頭時，我們特別著重於「星空風景攝影」的應用。這類拍攝通常需要 超廣角鏡頭與 F1.4 大光圈。星空風景攝影通常需要約 14mm 焦距的明亮超廣角鏡頭，才能在一張照片中同時捕捉星空與地景。這也能讓曝光時間保持最短，確保星星呈現為清晰銳利的點光源。
問: 是否有比 F2.8 更明亮的超廣角鏡頭？
Watanabe: Canon 過去曾推出 EF14mm f/2.8L II USM。與該鏡頭相比，RF14mm F1.4 L VCM 不僅更輕，最大光圈還亮兩級。隨著 Canon 轉向無反光鏡設計並採用 RF 接環，我們得以開發出比以往更小、更輕的鏡頭。
問: 讓這顆大光圈超廣角鏡頭如此小型化的關鍵是什麼？
Watanabe: RF 接環擁有大口徑與短後對焦距離，因此可以讓大光圈鏡片更靠近感光元件。這讓 Canon 能夠打造像 RF14mm F1.4 L VCM 這樣的大光圈超廣角鏡頭。在傳統單眼相機時代，由於後對焦距離較長，很難設計出 F2.8 以上光圈且小型化的超廣角鏡頭。
問: 採用新的驅動機構是如何幫助縮小鏡頭體積的？
Saito: RF 接環的導入讓鏡頭光學設計擁有更大的自由度，而在 RF F1.4 L 定焦鏡頭系列中全面採用的 VCM（Voice Coil Motor，音圈馬達），也大幅降低了鏡頭的尺寸與重量。過去像 RF14mm F1.4 L VCM 這樣需要驅動大型鏡片組的鏡頭，唯一的選擇通常是 環形 USM（Ring-type Ultrasonic Motor）。由於環形馬達的直徑也會決定鏡頭的最小外徑，因此很難基於這種馬達設計出更小型化的鏡頭。
Nagaoka: 從機構設計的角度來看，環形 USM 也需要更大的支撐結構。對於大型望遠鏡頭來說，這並不是問題；但在設計焦距較短、需要小型化的鏡頭時，就會成為一個很大的限制。相較之下，VCM 在縮小模組體積與重量的同時，仍然能提供移動對焦鏡組所需的高推力，因此能大幅提升鏡頭設計的自由度。
Saito: 雖然 VCM 具有優異性能，但也存在一些缺點。由於 VCM 會產生磁場，因此可能成為電子雜訊的來源。由 VCM 驅動的對焦鏡組位於鏡頭後組內部，與相機 CMOS 感光元件 的距離相對較近。因此在設計上必須加入對抗磁場影響的措施，例如配置 降噪濾波電路，並最佳化各電子元件的配置，以確保磁場不會對影像品質造成任何影響。
透過 Canon 光學技術實現高畫質
問: 光學設計上最重視哪些部分？
Watanabe: 在拍攝星空風景等天文題材時，鏡頭需要具備極高的光學性能。星星是分布在整個天空中的明亮點光源，而對於焦距較短的廣角鏡頭來說，由於各種像差的影響，畫面周邊的影像容易出現拖曳或變形的現象。為了讓星星能夠清晰地呈現為點狀影像，就必須提升畫面周邊區域的畫質表現。
在 RF14mm F1.4 L VCM 的設計中，我們在前組配置了兩片 GMo（玻璃模造）非球面鏡片，並在後方的對焦鏡組中配置了一片。透過這些非球面鏡片的應用，有效降低了弧矢眩光（Sagittal Flare），即使在最大光圈全開的情況下，也能在畫面周邊維持優異的點像再現能力。最前端的 GMo 非球面鏡片直徑相當大，加工難度非常高。不過透過與生產工廠密切合作，我們逐一克服了製造過程中的各種技術挑戰。
問: 在超廣角鏡頭中使用螢石是否少見?
Watanabe: 使用傳統鏡頭拍攝星星時，有時會出現紫色「滲色」的現象。為了校正這種色差，我們在鏡頭中使用了一片「螢石鏡片（Fluorite）」以及一片 UD（Ultra-low Dispersion，超低色散）鏡片。透過這樣的配置，能大幅提升鏡頭對色差的校正能力。
螢石鏡片最常見的應用是在望遠型鏡頭中，並且通常以凸面鏡片的形式使用。然而在 RF14mm F1.4 L VCM 中，則採用了凹面螢石鏡片。之所以會有這樣的形狀差異，是因為鏡頭需要校正的像差種類不同，因此鏡片設計也隨之改變。在超廣角鏡頭中，由於不同波長光線的焦點位置略有差異，因此在畫面周邊容易產生像差（倍率色差）。這正是造成色彩滲色現象的原因之一。透過使用螢石鏡片，可以有效地校正這種倍率色差。
問: 什麼是 BR 光學元件？
BR 光學元件是由一片凸透鏡與一片凹透鏡組合而成，配置在鏡頭中央、光圈葉片的後方附近。其主要作用是大幅折射較短波長（藍色波段）的光線，從而減少畫面中央點光源所產生的色差。
這個 BR 光學元件是以樹脂材料製成並透過模造成形。與貼合鏡片類似，它被夾在前後兩片光學鏡片之間，並以黏著劑進行貼合固定。
問: 這顆鏡頭是如何抑制眩光與鬼影的？
Watanabe: 超廣角鏡頭通常具有大型且向外突出的前鏡片，使光線能從各種角度進入鏡頭。在某些情況下，即使採用一體式遮光罩與一般鏡頭鍍膜，也未必能完全防止眩光與鬼影的產生。因此，我們在最容易受到反射影響的鏡片表面，採用了 SWC（Subwavelength Structure Coating，次波長結構鍍膜） 與 ASC（Air Sphere Coating，空氣球體鍍膜）。
SWC 是一項相當先進的技術，其特點是在面對斜向入射的光線時，能有效大幅降低反射。〖這種特殊鍍膜會在鏡片表面形成奈米等級的微結構，從而產生極為優異的抗反射效果。
而 ASC 則主要用於降低垂直入射光在鏡片表面的反射。它會在鏡片表面形成一層含有空氣的薄膜。透過在鍍膜中以特定比例加入折射率低於光學玻璃的空氣，可形成具有超低折射率的薄膜層。
RF14mm F1.4 L VCM 採用了豐富的鏡片搭配，包括 GMo 非球面鏡片、螢石鏡片（Fluorite）、UD 鏡片以及 BR 光學元件，並結合多種先進鍍膜技術。這是一款充分集結 Canon 強大光學技術 的特別鏡頭。
輕量與小型化同樣重要
問: 為什麼這顆鏡頭設計時會假設使用電子失真修正？
Watanabe: 失真像差其實可以透過純光學設計來校正，但這樣往往會讓鏡頭變得更大、更重。當鏡頭體積與重量增加時，其帶來的不便往往會抵銷畫質提升的優勢。因此，我們選擇以追求更高影像品質為優先的設計方向，並將失真校正的部分交由相機內建的非光學方式來處理。
最終，我們在維持與純光學方式消除失真的鏡頭相同等級光學表現的同時，也成功降低了鏡頭的體積與重量。這樣的鏡頭設計之所以能實現，是因為 Canon 同時自行研發與製造鏡頭與相機，因此能打造出能與相機系統緊密協作的鏡頭。
我們認為，在某些情況下，讓鏡頭維持小型化與輕量化，可能比單純追求鏡頭本身的極致光學性能更加重要。無論鏡頭的光學性能多麼優秀，如果體積過大、重量過重，攝影師也不太可能經常攜帶或使用。因此，我認為鏡頭應該要足夠輕巧，讓攝影師能隨時隨地攜帶與拍攝。
問: 作為 RF F1.4 L 定焦鏡頭系列的新產品，這款鏡頭在錄影上有哪些考量？
Watanabe: 我們致力於將「呼吸效應」（在對焦時視角變化）降到最低，使這款鏡頭不僅能拍攝靜態照片，也能用於影片錄製。呼吸效應是指在錄影時，焦距位置變動導致視角產生變化。我們仔細設計了焦距鏡片群的配置，以減少這種偏移現象。具體而言，與其他 RF F1.4 L 定焦鏡頭相比，我們在焦距鏡片群中增加了一片鏡片，並加入了 GMo 非球面凹鏡片。
由於鏡頭構造設計的特性，在提升光學表現與抑制呼吸效應之間往往存在取捨。然而，透過對本款鏡頭的精密設計，我們成功兼顧了高畫質與降低呼吸效應。
Saito: 隨著焦距鏡片群增加，鏡頭重量必然增加。這時就需要電子工程師與機械工程師的技術。VCM（音圈馬達）是一種能提供大推力、運作時卻幾乎沒有噪音與振動的驅動裝置。然而，要精準控制其運作，需要高度的巧思。例如，要在高速移動重鏡片群並迅速停止的同時，仍能抑制振動，就必須非常精準地調校。在錄影時，精密控制尤為重要，以將驅動噪音降至最低。Canon 正是透過設計控制演算法及建立相應的機械結構，克服了這些挑戰。
問: 在機械設計上，你們遇到了哪些挑戰？
Nagaoka: 由於這款鏡頭設計非常緊湊，內部結構零件（也稱為「主基座」）的可用空間十分有限。因此，最具挑戰性的部分是如何在保證框架有足夠強度的同時，仍能為驅動機構與柔性電路板騰出空間。RF14mm F1.4 L VCM 屬於 L 鏡頭系列，因此 Canon 希望它即使在最嚴苛的環境下也能穩定運作。這絕非一件簡單的任務。
為了防止灰塵與濕氣進入鏡身，我們在可能成為灰塵或濕氣進入通道的零件間隙處，塗覆了密封材料。
專門針對天文攝影的鏡頭開發
問: 是什麼引發了您對星空風景攝影的興趣？
Watanabe: 我從小學時期就對星星充滿好奇，這份興趣隨著時間愈加深厚，最終促使我大學主修天文學。我甚至曾自願利用暑假兩個月的時間，住在一間小型工廠並協助工作，幫忙組裝一台正在整修中的 50 公分口徑望遠鏡，供大學使用。
我還親自參與開發將安裝於夏威夷 Subaru 望遠鏡的設備。透過這些難得的機會，以及親手製作事物的喜悅，我的興趣不僅限於天文本身，也延伸到如何拍攝天體的影像——例如使用相機與鏡頭等光學系統。
大學時期，我很喜歡拍攝夜空。在空閒時間，我經常前往國外知名景點，專門拍攝該地的星空照片。至今，那些拍攝的記憶依然歷歷在目。當時我使用的是入門級鏡頭——EF-S10-22mm f/3.5-4.5 USM。然而，拍出來的照片，以及它捕捉到景點與星空的方式，深深打動了我。我不禁想，如果當時能用像 Canon RF14mm f/1.4L VCM 這樣的大光圈鏡頭拍攝，效果會有多棒。
問: 您在大學時有機會學習光學設計嗎？
Watanabe: 由於我大學主修的是天文學，所以沒有太多機會深入學習光學。我能透過自修獲得一些光學知識，但僅限於非常基礎的層面。直到加入 Canon 後，我才真正開始系統地學習光學設計，並向經驗豐富的 Canon 工程師學到大量實務與專業知識。
問: 您是如何負責 RF14mm F1.4 L VCM 的光學設計工作的？
Watanabe:Canon 分配鏡頭開發人員的方法會依產品而異。當時，RF14mm F1.4 L VCM 剛好在當時的鏡頭候選清單中。於是我向主管表達了自願參與的意願，最終被指派負責這支鏡頭的開發。如果我沒有主動自願，可能就會被安排去設計其他鏡頭，所以我想這也是時機上的幸運。
問: 您是如何進行 RF14mm F1.4 L VCM 的光學開發工作的？
Watanabe: 當我被要求負責這個專案時，我立刻著手打造「星空攝影第一鏡」。這支鏡頭在設計上非常精細，兼顧各種因素，包括光學表現，但特別強調捕捉星空。我們尋求各種方法，盡可能將各種會影響影像品質的像差降到最低。最終的成果是一支即使到畫面邊緣，也能拍出清晰、精準影像的鏡頭。
回顧過去，說起來有點不好意思，但我仍記得剛加入公司時第一次分配任務的自我介紹：我大膽宣告，有一天我想打造「完美鏡頭」。我暗自相信，這支 RF14mm F1.4 L VCM 或許就是那個鏡頭。
這支 RF14mm F1.4 L VCM 鏡頭，是我所有天文學學習經驗的結晶，也承載了我對這個領域的熱忱。如果透過星空攝影，使用者能因此對天文與宇宙產生興趣，那將是我最大的喜悅。
將星空攝影的喜悅傳遞給全世界的攝影師
Q: Mr. Saito，我聽說您也參與了使用 RF14mm F1.4 L VCM 鏡頭的星空攝影測試拍攝。
Saito: 沒錯，我之前沒有拍攝星空的經驗。但我很好奇如何拍攝天文物體，所以陪同渡邊先生前往測試拍攝並協助他。當他將相機架在三腳架上，開始用自動對焦拍攝時，我感到非常震驚。
Watanabe: 最新相機的自動對焦性能非常出色，甚至能用自動對焦捕捉夜空中的星星。使用超廣角鏡頭時，星星在畫面中非常小，因此手動對焦往往很難精準。然而，有了自動對焦，這個過程就容易得多。
Saito: 他馬上開始拍攝，一邊透過即時取景調整構圖與曝光，一邊連續快門拍下畫面。在傳統單眼相機時代，我覺得要拍出這麼好的星空照片可沒有這麼容易。
我希望更多人能了解，使用現今的無反相機與自動對焦鏡頭拍攝星空，其實非常容易。尤其是亮眼的 RF14mm F1.4 L VCM 鏡頭，對於初入星空攝影的攝影新手來說，是理想的選擇。
問: 使用者在開始拍攝星空照片之前，應該了解哪些星空攝影的重點?
Watanabe: 星空攝影的第一原則是以 RAW 格式拍攝。雖然 JPEG 也能得到相當不錯的效果，但每晚的雲層、天空亮度等條件都不同。以 RAW 拍攝可以在後製時調整色溫與亮度平衡，並視需要進行降噪處理，這能幫助你拍出美麗的星空景色。
快門速度的選擇也是關鍵。使用 14mm 鏡頭時，曝光時間必須低於 15 秒，才能讓星星呈現點狀，而不是光軌。由於光圈全開且快門時間固定在 5 到 15 秒，因此曝光需要透過 ISO 感光度來調整。一般來說，鏡頭最大光圈越大（F 值越低），鏡頭就越明亮。明亮鏡頭可以使用較低的 ISO，對星空攝影來說是絕對必要的。
RF14mm F1.4 L VCM 可以在鏡頭後方安裝片狀濾鏡。我拍攝星空時，會將市售的片狀柔焦濾鏡裁切成適合濾鏡座的大小，並插入後方濾鏡座。柔焦濾鏡會讓較亮的星星更突出，從而讓星座的形狀更容易辨識。
問: 您會建議拍攝哪種類型的星空照片？
Watanabe: 大多數人拍攝星空時，最先嘗試的通常是捕捉銀河。的確，銀河在夏季夜空中橫跨整片天際，非常適合作為拍攝主題。使用 14mm 超廣角鏡頭，你可以在畫面中完整呈現銀河，同時納入下方的地景特徵。14mm 鏡頭非常適合星空攝影的一個原因是，它提供足夠廣的視角，能將銀河的壯闊完整收入畫面。
問: 還有其他 RF 鏡頭適合星空攝影嗎？
Watanabe: 在測試拍攝時，我們也試用了新款 RF7-14mm F2.8-3.5 L FISHEYE STM 與 RF16-28mm F2.8 IS STM 鏡頭，這些鏡頭同樣適合星空攝影。 RF7-14mm F2.8-3.5 L FISHEYE STM 可進行全圓魚眼與對角線魚眼拍攝，能拍出充分利用超廣角的宏偉畫面。. 在變焦的 7mm 端，其視角超過全圓魚眼範圍，達 190°，相比之下，EF8-15mm f/4L Fisheye USM 的視角約為 180°。此外，它提供更大光圈 f/2.8（而非 f/4），能夠從地平線到地平線完整捕捉夜空，同時讓地面物體呈現出前所未有的明亮效果。 RF16-28mm F2.8 IS STM 是一款專為輕巧便攜設計的廣角變焦鏡頭，但同樣擁有明亮的 f/2.8 最大光圈。鏡頭操作簡單，並且可以靈活改變視角，即使手持或走動拍攝，也非常適合拍攝星空。 其他 RF F1.4 L 定焦鏡頭，例如 RF20mm F1.4 L VCM 與 RF24mm F1.4 L VCM，也能依據其特定的視角，提供拍攝夜空的獨特構圖方式。我們也強烈建議星空攝影師嘗試使用這些鏡頭。
RF 7-14mm F2.8-3.5L FISHEYE STM
光圈 f/2.8、快門 15 秒、感光度 ISO 6400
（使用柔焦濾鏡。影像透過 Digital Photo Professional 調整。）
RF 16-28mm F2.8 IS STM
光圈 f/2.8、快門 13.7 秒、感光度 ISO 3200
（使用柔焦濾鏡。影像透過 Digital Photo Professional 調整。）
開發帶來全新影像拍攝體驗的鏡頭
問: 未來您希望開發哪種類型的鏡頭?
Watanabe: 我們的目標是開發能讓攝影師進入以前無法觸及的表現領域的鏡頭。這種「擴展攝影視野」的理念，正符合 Canon 的產品開發哲學。我們希望利用最新技術擴大拍攝機會，打造更小、更輕的鏡頭——在不增加沉重負擔的前提下，仍能提供卓越的性能。我們相信 RF14mm F1.4 L VCM 就是這樣的一支鏡頭。
Nagaoka: 我們希望開發能讓使用者驚豔的鏡頭。作為機械工程師，我將繼續專注於實現輕量化設計。
至於操作性，我認為仍有需要改進的空間。我希望透過傾聽使用者的回饋，協助開發更貼近使用者需求的鏡頭。
Saito: 如今，許多人使用智慧型手機拍照。但我希望更多人能發現，使用無反相機與可換鏡頭拍攝，其攝影樂趣與影像表現是多麼令人驚艷。
作為開發者，我們的使命是打造能達到使用者期待的卓越 L 系列鏡頭影像表現。我們希望將在 L 鏡頭開發中培養出的技術，運用到更多 Canon 鏡頭產品上。我們的目標是，即使是 Canon 價格較親民、體積較小的鏡頭，也能提供媲美高階鏡頭的拍攝體驗。
我們希望開發高性能、價格親民的鏡頭，吸引入門級使用者逐步升級，體驗更高品質的鏡頭。
RF 14mm F1.4 L VCM
光圈 f/1.4、快門 10 秒、感光度 ISO 6400
（使用柔焦濾鏡。影像透過 Digital Photo Professional 調整。）