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Estudo de caso

Produzindo lentes de cinema pesando menos de 1 kg

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Unindo a tecnologia mais recente da Fujifilm! Herdando o desempenho óptico das LENTES CINE FUJINON, a "lente FUJINON MK" desafiou a concepção de uma lente de zoom cine pesando menos de 1 kg.

A FUJINON série MK é a lente de ponta a ponta, se você quiser o desempenho óptico da lente de cinema FUJIFILM, a operabilidade ultraleve e facilidade de usar

A lente FUJINON da FUJIFILM é mais conhecida como líder no setor de radiodifusão com sua tecnologia avançada, mas a fabricante tem marcado presença também no mundo do cinema com várias lentes cine FUJINON nos últimos anos.

Em 2009, a FUJIFILM anunciou a primeira lente de zoom cine 4K do mundo.
Em 2013, eles anunciaram a série ZK, desafiando o bom senso com a ideia de conectar uma unidade de acionamento a uma lente cine, para que a lente também possa ser usada no local de produção de TV.
Em 2017, eles anunciaram a série MK, visando cinegrafistas com orçamento limitado, mas que não queriam comprometer a qualidade da imagem. A lente FUJINON cine é conhecida como compacta e leve, mas mesmo assim, os modelos existentes pesavam pelo menos 2 kg. Produzir uma lente que pesasse menos de 1 kg, mantendo o mesmo desempenho óptico, não deve ter sido fácil.

Entrevistamos a equipe de lentes Cine na FUJIFILM sobre o desenvolvimento da MK18-55mm e MK50-135mm.

É um desafio criar lentes ultracompactas, leves e acessíveis

Pergunta: conte-nos sobre as metas de desenvolvimento da lente MK. Qual foi a primeira impressão da meta da perspectiva do projetista óptico e mecânico?

Noguchi (Desenvolvedor de produto): a equipe de desenvolvimento do produto decidiu pela especificação principal da lente quando o desenvolvimento começou. O objetivo era obter uma lente projetada para o sensor Super 35mm / APS-C, e que fosse ultracompacta e leve, pesando menos de 1 kg. Em termos de compacidade, solicitamos ao designer para diâmetro de lente frontal de 85 mm e tamanho de filtro de 82 mm com passo de engrenagem de 0,8M.

Nós decidimos pelo tamanho de filtro de 82 mm, pois queríamos o tamanho do filtro que está prontamente disponível na maioria dos varejistas. Você teria que ir à loja especializada para o de 95 mm, mas o filtro de 82 mm está prontamente disponível na maioria dos varejistas.

Yonezawa (Designer óptico): a demanda da equipe de planejamento do produto era manter o mesmo desempenho óptico que outras lentes cine FUJINON, mas tinha que ser inferior a 1 kg. Além disso, eles solicitaram que a operabilidade fosse igual aos modelos mais sofisticados. Pensei que o obstáculo que tínhamos de superar era muito grande. Mesmo a lente XK pesa 2,4 kg sem a unidade de acionamento, e essa foi a lente mais compacta e leve da nossa linha. Pensei que fosse impossível produzir uma lente que pesasse menos de 1 kg .

Kawamura (Designer mecânico): Desde a fase de projeto,  focamos na meta que pesaria menos de 1 kg. Nós definimos os valores alvo de cada peça mecânica e óptica e quanto cada uma devia pesar. Com nosso primeiro projeto, percebemos que não era possível alcançar o valor alvo devido às restrições do design óptico, mas considerando vários elementos como aumentar a proporção de peças mecânicas e diminuir a proporção de peças ópticas, fomos capazes de chegar o valor final de 980 g.

 

Tanaka (esquerda), Yonezawa (direita) da equipe de design óptico

Pergunta: Como você chegaram ao tamanho e a redução de peso de 2 para 1 kg nas séries ZK e XK e quais foram as dificuldades a superar?

Yonezawa: a lente frontal tinha originalmente 90 mm de diâmetro, mas tivemos que reduzir o tamanho para menos de 60 mm para ter um tamanho de filtro comum entre as duas lentes MK. Em meu projeto anterior, fui designado para projetar uma lente 8K e enfrentei o mesmo problema naquela época. Apliquei a construção de zoom daquela lente 8K às lentes MK e pude tornar o elemento frontal menor.

Além disso, usamos muitas lentes ED (lentes ópticas especiais) para que a aberração cromática fosse suprimida, enquanto o tamanho e a redução de peso fossem alcançados. Usamos lentes 4 ED para MK50-135mm e lentes 8 ED para MK18-55mm. Quando o tamanho da lente é reduzido, a aberração de cada elemento torna-se maior. Nós usamos um número maior de lentes ED para que a aberração pudesse ser suprimida o máximo possível para cada elemento, percebendo o alto desempenho óptico neste tamanho.

Kawamura (Designer mecânico): Em termos de design mecânico, lentes menores significavam um cilindro de lentes menor. Assim, a unidade de foco, a unidade de zoom e a unidade de abertura também tinham que ser menores em tamanho para caber naquele espaço limitado. Nosso desafio era como fazer para colocar cada unidade e manter um bom equilíbrio.

Além disso, usamos plástico para peças externas e de fixação de lentes para reduzir o peso. Acho que chegamos ao produto final para ter a aparência e textura semelhantes do alumínio. Tivemos pessoas comentando que "não parece plástico". Trabalhamos arduamente para chegar ao exterior. Examinamos a compatibilidade da tinta e adicionamos fibra de vidro para obter durabilidade. A textura da fibra de vidro varia dependendo do comprimento, então experimentamos muito para chegar ao produto final.

Toyama (Designer óptico): o uso do plástico também significou um desafio em termos de design óptico. O plástico permite reduzir o peso, mas é vulnerável à mudança de temperatura. Nossa meta era alcançar o mesmo alto desempenho óptico das lentes FUJINON cine, mesmo que o cilindro da lente fosse feito de plástico.

Para superar o problema, analisamos a combinação de formato de lente e material de vidro e como o ponto focal mudam em função da temperatura. Alcançamos a qualidade que está no mesmo nível do exterior de alumínio.

Noguchi: precisamos ter muito cuidado com a mudança de temperatura. O desempenho do foco da lente deve permanecer inalterado mesmo se houver uma mudança de temperatura. A lente é projetada supondo que será usada em ambientes agressivos.

 

Kawamura (Designer mecânico)

Pergunta: Quais foram as dificuldades para produzir o exterior/textura da lente MK? Diga-nos também as principais características do projeto.

Sakai (Designer): Como os modelos principais, as séries HK e ZK tinham a robustez do metal sólido. O cilindro da lente é fabricado a partir de alumínio. A parte preta é uma superfície anodizada e a parte verde é tratada com alumita verde.

A lente MK é um modelo de entrada. O plástico é usado para alcançar leveza, mas o conceito de design é o mesmo de outras lentes cine FUJINON. A aparência de alumita preta e verde também é alcançada na série MK. A parte difícil era perceber a aparência de alumita no exterior de plástico. Como podemos alcançar o brilho de alumita preta sob medida? Como podemos alcançar o destaque com tinta? Experimentamos repetidamente o tom para obter a aparência final.

Consideramos que a lente não é apenas para locação, mas também para compra. Queríamos oferecer a alegria de possuir a lente com o visual e a sensação. Tentamos transformá-la o mais próximo do alumínio.

Design unificado como modelos de alta qualidade com anel verde e tinta de alumita preta

A escala e o número parecem maiores para facilitar a leitura

Em termos de operabilidade, presumimos que a lente MK será usada mesmo em operações solo. A lente é compacta, mas a escala e o número são os maiores possíveis. Eu me certifiquei de que elas são fáceis de ler ao operá-las sozinho.

Da esquerda: Sakai (Designer), Kakinuma (Engenheiro óptico)

Pergunta: A qualidade da série MK é comparável à dos modelos mais sofisticados. Há algo novo no processo de fabricação para estabilizar a qualidade?

Kakinuma (Engenheiro óptico): adotamos um mecanismo que pode facilmente alcançar o padrão de qualidade durante a fase de ajuste. Para melhorar a resolução, as lentes cine FUJINON convencionais foram montadas por artesãos e realizaram ajustes difíceis. Apresentando um mecanismo de ajuste revolucionário da lente MK, foi possível determinar automaticamente o desempenho óptico antecipadamente para que o trabalho de ajuste de desempenho possa ser concluído em um período muito curto.

Para o processo de produção de lentes MK, queríamos apresentar novos mecanismos de ajuste e novos recursos. Todos os envolvidos no processo, desde o designer óptico, designer mecânico até a equipe do local de produção compartilharam suas ideias.

Sasaki (Engenheiro óptico): a precisão das peças das lentes cine está em escala de mícrons. A demanda por precisão é especialmente alta para lentes de alta resolução, como as lentes 4K. Para construir uma lente, são necessários 20 ou mais elementos de vidro. Cada elemento certamente precisa ser preciso e a construção final precisa ter um bom equilíbrio. Cada lente é feita essencialmente sob medida, e é assim que produzimos as lentes cine convencionais.

A lente MK não tem compromisso em termos de seu desempenho, mas revisamos o processo de produção conseguindo um prazo de entrega mais curto. Não podemos dar detalhes, mas introduzimos um mecanismo que pode prever o desempenho final no estágio inicial de produção, de modo que a lente de alta qualidade possa ser produzida em um período de tempo muito mais curto.

Da esquerda: Onoki (Planejador de produtos), Takeda (Designer mecânico), Toyama (Designer óptico), Sasaki (Engenheiro óptico), Sakai (Designer)

A lente cine é diferente da lente fixa

Pergunta: As lentes fixas costumam ser usadas para filmar vídeos em locações de produção de baixo orçamento e com apenas uma pessoa. Mas há limitação para as lentes fixas ao filmar um vídeo.

Primeiro, o deslocamento focal ocorre durante o zoom com lente de zoom fixo. Como a lente MK minimiza o deslocamento focal?

Yonezawa: O deslocamento focal é inevitável para lentes fixas, pois lentes fixas típicas combinam zoom e grupo de foco em um único grupo para alcançar o tamanho compacto. Por outro lado, as lentes cine usam zoom e grupo de foco separados. Isso torna a lente maior em tamanho, mas a posição do grupo de foco permanece inalterada durante o zoom. Com esta construção, o deslocamento focal pode ser minimizado durante o zoom.

A construção da lente MK é a mesma dos modelos mais avançados, como as séries ZK e XK. A única diferença é o formato, tamanho e posição da lente. O grupo de foco que permanece inalterado em sua posição é encontrado na frente do grupo de zoom. Na parte traseira do grupo de foco estão a abertura e outro grupo que permanece ainda na mesma posição. Com esta construção, o deslocamento focal é minimizado durante o zoom.

Pergunta: As lentes fixas também têm problemas de alteração do ângulo de visão e deslocamento do eixo óptico ao ajustar o foco. Como a lente MK minimiza a alteração do ângulo de visão e o deslocamento do eixo óptico?

Yonezawa: A alteração do ângulo de visão também tem a ver com a construção da lente. Como mencionado, as lentes fixas usam o mesmo grupo de foco e zoom, portanto, inevitavelmente o zoom muda ao tentar alterar o foco para que o ângulo de visão mude. O zoom e o foco são independentes para lentes MK. O grupo de zoom não se move ao alterar o foco, portanto, a alteração do ângulo de visão pode ser minimizada.

Kakinuma: os erros de cada peça se acumulam até levar ao deslocamento do eixo óptico. A lente MK tem um mecanismo de ajuste que corrige o erro de cada lente e grupos móveis. As lentes Cine convencionais e as lentes de transmissão também usam o mesmo mecanismo, então colocamos isso na lente MK.

Pergunta: As cores das lentes FUJINON Cine são iguais às das séries HK, ZK e XK. Como você consegue isso? E quais são as dificuldades?

Tanaka (Designer óptico): as cores podem ser quantificadas em valores numéricos com CCI (índice de contribuição de cores). Nós ajustamos os números aos dos modelos mais sofisticados. Para ajustar a cor, a transmitância de luz por comprimento de onda precisa ser definida para um determinado valor. O valor depende do material e do revestimento da lente, mas levamos tudo isso em consideração para ter o mesmo valor que os modelos mais sofisticados.

Pergunta: A operabilidade da lente MK parece diferente da das lentes fixas. Como você abordou isso?

Kawamura: o torque é o mesmo de outras lentes FUJINON Cine. O anel de foco pode girar totalmente até 200 graus, que é o mesmo que a série XK. Se o ângulo for mais estreito, é difícil obter um ajuste de foco.

Noguchi: A série HK pode girar até 280 graus. Isso ocorre porque assumimos a série HK como lente de operação para duas pessoas, portanto, o ângulo é maior. Projetamos as séries ZK, XK e MK supondo que seria uma operação de um só pessoa. Duzentos e oitenta (280) graus é muito amplo para girar com uma só mão, então entrevistamos cinegrafistas em todo o mundo e concluímos que 200 graus é o ângulo ideal.

Kawamura: Em termos de passo de engrenagem, todas as nossas lentes usam 0,8M. O mesmo mecanismo é usado para anel do diafragma para operação perfeita em toda a gama.

Hayashi (Planejador de produtos): passamos grande parte do tempo discutindo sobre o torque. Originalmente, o torque do anel de foco era mais pesado, mas decidimos torná-lo mais leve no final, pois seria mais fácil para a operação com uma única pessoa. Ao contrário dos modelos mais sofisticados que usavam metal, o plástico foi usado para que a variação na dimensão fosse difícil de superar.

Em relação à sensação do anel, usamos a impressora 3D e fizemos vários padrões e verificamos cada operabilidade. Também pedimos conselhos aos cinegrafistas e refletimos o feedback sobre o design. Fui até a fábrica para verificar o torque na produção.

 

O foco final, zoom, anel para peças do diafragma. A impressora 3D foi usada para criar peças de anel para verificar sua sensação

Equipe de lentes Cine na Fujifilm

Takeda (Design mecânico): verificamos especialmente a sensação e o movimento do torque. O torque não é apenas sobre o peso. Os usuários também procuram a sensação de tato. O torque diferencia a lente MK das lentes fixas. Não se trata apenas do peso, mas também da sensação do movimento. Para perceber essa sensação de tato, aplicamos graxa. Precisamos considerar o tipo, a quantidade e onde aplicar a graxa. Construímos esse conhecimento herdado de nossas lentes cine e de transmissão passadas, e acho que essa é a nossa vantagem. É por isso que conseguimos alcançar a sensação suave, porém tátil, para a lente MK.