Realizing Cinelens Weighing Less than 1kg

FUJINON ของฟูจิฟิล์มเป็นที่รู้จักในฐานะผู้นำในอุตสาหกรรมการบรอดแคสต์ด้วยเทคโนโลยีล้ำสมัย แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทยังได้สร้างความตื่นเต้นให้กับวงการภาพยนตร์ด้วยเลนส์ภาพยนตร์ FUJINON อีกหลายรุ่น

ปี 2009 ฟูจิฟิล์มได้ประกาศเปิดตัวเลนส์ซูมสำหรับการถ่ายภาพยนตร์ที่มีความละเอียดระดับ 4K เป็นครั้งแรกของโลก

ปี 2013 บริษัทได้ประกาศเปิดตัวเลนส์ซีรีส์ ZK ที่ท้าทายแนวคิดเดิม ๆ ด้วยการติดตั้งชุดขับเคลื่อนลงในเลนส์ เพื่อก้าวเข้าสู่อุตสาหกรรมการถ่ายทำรายการโทรทัศน์

และในปี 2017 บริษัทได้เปิดตัวซีรีส์ MK โดยมีกลุ่มเป้าหมายเป็นผู้กำกับภาพที่มีงบประมาณจำกัด แต่ไม่ต้องการตัดทอนเรื่องคุณภาพของภาพ แม้ว่าเลนส์ภาพยนตร์ FUJINON จะมีชื่อเสียงในด้านความกะทัดรัดและน้ำหนักเบา แต่รุ่นที่มีอยู่เดิมก็ยังมีน้ำหนักอย่างน้อย 2 กก. การพัฒนาเลนส์ที่มีน้ำหนักไม่ถึง 1 กก.ในขณะที่ยังรักษาประสิทธิภาพด้านออปติกไว้ได้นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย

เราได้สัมภาษณ์ทีมพัฒนาเลนส์ภาพยนตร์ของฟูจิฟิล์มเกี่ยวกับการพัฒนาเลนส์ MK18-55mm และ MK50-135mm

โนงุจิ (Product planner): ทีมวางแผนผลิตภัณฑ์ได้กำหนดสเปกหลักของเลนส์ตั้งแต่เริ่มต้นการพัฒนา เป้าหมายของเราคือการสร้างเลนส์สำหรับเซนเซอร์ Super 35 มม. / APS-C ที่มีขนาดกะทัดรัดพิเศษและน้ำหนักเบาไม่ถึง 1 กก. ในแง่ของความกะทัดรัด เราได้แจ้งความต้องการไปยังทีมออกแบบให้เลนส์มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางด้านหน้า 85 มม. ขนาดฟิลเตอร์ 82 มม. และระยะห่างฟันเฟือง 0.8M

เราเลือกใช้ขนาดฟิลเตอร์ 82 มม. เพราะต้องการให้ผู้ใช้สามารถหาซื้อได้ง่ายตามร้านค้าทั่วไป ต่างจากฟิลเตอร์ขนาด 95 มม. ที่ต้องไปหาซื้อตามร้านค้าเฉพาะทาง

โยเนซาวะ (Optical designer): โจทย์ที่ทีมผู้วางแผนการผลิตมอบให้เราในการออกแบบเลนส์นี้คือการคงประสิทธิภาพด้านออปติกให้เทียบเท่ากับเลนส์ภาพยนตร์ซีรีส์อื่น ๆ ของ FUJINON โดยที่มีน้ำหนักที่น้อยกว่า 1 กก. รวมไปถึงการใช้งานที่คล่องตัว เช่นเดียวกับเลนส์ระดับสูงซีรีส์อื่น ๆ ซึ่งแม้แต่เลนส์ของซีรีส์ XK ที่ไม่มีชุดขับเคลื่อนอยู่ข้างในที่ถือว่าเป็นเลนส์ที่มีความกะทัดรัดและน้ำหนักเบามากที่สุดยังมีน้ำหนักถึง 2.4 กก. ตอนนั้นผมคิดว่าการสร้างเลนส์ที่มีน้ำหนักไม่ถึง 1 กก.เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้

คาวามูระ (Mechanical designer): ตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ เราตั้งเป้าให้เลนส์มีน้ำหนักต่ำกว่า 1 กก. และกำหนดค่าเป้าหมายของชิ้นส่วนกลไกและชิ้นส่วนเชิงแสงแต่ละชิ้นว่าควรมีน้ำหนักเท่าไร ในการออกแบบครั้งแรก เราพบว่าไม่สามารถทำตามเป้าหมายได้เนื่องจากข้อจำกัดของการออกแบบออปติก แต่เมื่อพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่น การเพิ่มสัดส่วนของชิ้นส่วนกลไกและลดสัดส่วนของชิ้นส่วนออปติก จึงสามารถทำให้ได้น้ำหนักสุดท้ายอยู่ที่ 980 ก.

โยเนซาวะ: เดิมทีแล้วชิ้นเลนส์ส่วนหน้ามีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 90 มม. ดังนั้นเราจึงต้องลดขนาดให้เหลือน้อยกว่า 60 มม. เพื่อให้เลนส์ซีรีส์ MK ทั้งสองรุ่นมีขนาดฟิลเตอร์ที่สามารถใช้ร่วมกันได้ ซึ่งเป็นโจทย์เดียวกับที่ผมเจอตอนที่ออกแบบเลนส์ 8K ผมจึงนำโครงสร้างการซูมของเลนส์ 8K มาปรับใช้กับเลนส์ซีรีส์ MK และสามารถทำให้เลนส์ด้านหน้ามีขนาดเล็กลงได้

เนื่องจากเมื่อขนาดของเลนส์ลดลง ความคลาดสีจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นเราจึงเลือกใช้ชิ้นเลนส์แบบ ED (เลนส์กระจกพิเศษ) จำนวน 4 ชิ้นสำหรับเลนส์รุ่น MK50-135mm และ 8 ชิ้นสำหรับเลนส์รุ่น MK18-55mm เพื่อลดปัญหานี้ให้ได้มากที่สุดพร้อมรักษาประสิทธิภาพด้านออปติกสูงภายในเลนส์ที่มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบาที่น้อยกว่า 1 กก.

คาวามูระ (Mechanical designer): ในแง่ของการออกแบบเชิงกล เลนส์ที่เล็กลงทำให้กระบอกเลนส์ต้องเล็กตามไปด้วย ส่งผลให้ชุดโฟกัส ชุดซูม และชุดรูรับแสงต้องมีขนาดเล็กลงเพื่อให้พอดีกับพื้นที่ที่จำกัด ความท้าทายของเราคือการจัดวางชิ้นส่วนแต่ละชุดให้สมดุล

นอกจากนี้ เราเลือกใช้พลาสติกสำหรับชิ้นส่วนภายนอกและตัวจับยึดเลนส์เพื่อลดน้ำหนัก ผมคิดว่าผลิตภัณฑ์ที่ออกมาให้ความรู้สึกเหมือนอะลูมิเนียมทั้งรูปลักษณ์และสัมผัส จนมีคนพูดว่า "ดูไม่เหมือนพลาสติกเลย" เราทุ่มเทอย่างหนักกับการออกแบบภายนอก ทั้งทดสอบความลงตัวของสี และเพิ่มใยแก้วเพื่อความทนทาน พื้นผิวของใยแก้วจะแตกต่างกันตามความยาว เราจึงต้องทดลองหลายครั้งกว่าจะได้ผลิตภัณฑ์ที่สมบูรณ์

โทยามะ (Optical designer): การใช้พลาสติกยังสร้างความท้าทายในแง่ของการออกแบบด้านออปติกด้วย พลาสติกช่วยลดน้ำหนักได้ แต่มีข้อเสียคือไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เป้าหมายของเราคือการรักษาประสิทธิภาพด้านออปติกให้เทียบเท่ากับเลนส์ภาพยนตร์ FUJINON แม้ว่ากระบอกเลนส์จะทำจากพลาสติก

เพื่อแก้ปัญหานี้ เราวิเคราะห์ทั้งรูปทรงเลนส์และวัสดุเลนส์ รวมถึงศึกษาว่าจะควบคุมการเปลี่ยนแปลงของจุดโฟกัสเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนได้อย่างไร สุดท้ายเราก็สามารถทำให้คุณภาพเทียบเท่ากับรุ่นที่ใช้อะลูมิเนียมได้

โนงุจิ: เราต้องให้ความสำคัญกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นพิเศษ ประสิทธิภาพการโฟกัสของเลนส์ต้องคงที่แม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลง เลนส์ถูกออกแบบมาโดยคำนึงถึงการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย

ซาไก (Designer): เลนส์ซีรีส์ HK และ ZK เป็นเลนส์ซีรีส์หลักจึงได้รับการออกแบบให้โดดเด่น เน้นความแข็งแกร่งของโลหะล้วน กระบอกเลนส์ผลิตจากอะลูมิเนียมกลึง ส่วนสีดำใช้การอโนไดซ์ และส่วนสีเขียวใช้การชุบอะลูไมต์สีเขียว

เลนส์ MK ถือเป็นรุ่นเริ่มต้นจึงใช้พลาสติกเพื่อให้น้ำหนักเบา แต่แนวคิดการออกแบบยังคงเหมือนเลนส์ภาพยนตร์ FUJINON รุ่นอื่น ๆ เราพยายามทำให้ผิวอะลูไมต์ทั้งสีดำและสีเขียวปรากฏบนซีรีส์ MK เช่นกัน ส่วนที่ยากคือการทำให้พื้นผิวพลาสติกดูเหมือนอะลูไมต์ และต้องคิดว่าจะทำยังไงให้ได้ประกายแบบอะลูไมต์ดำ และจะใช้สีอย่างไรให้ได้ไฮไลต์ที่ต้องการ เราทดลองปรับโทนสีซ้ำแล้วซ้ำเล่าจนได้รูปลักษณ์ที่ลงตัว

เรามองว่าเลนส์รุ่นนี้ไม่ได้มีไว้แค่ให้เช่า แต่มีไว้สำหรับซื้อด้วย เราเลยอยากให้คนที่เป็นเจ้าของรู้สึกภูมิใจจากการได้สัมผัสทั้งรูปลักษณ์และผิวสัมผัส จึงพยายามทำให้มันใกล้เคียงกับอะลูมิเนียมให้มากที่สุด

คาคินุมะ (Optical engineer): เรานำระบบใหม่มาใช้เพื่อให้ได้คุณภาพตามมาตรฐานที่กำหนดไว้ สมัยก่อนเลนส์ภาพยนตร์ FUJINON ต้องอาศัยช่างฝีมือประกอบและปรับแต่งอย่างพิถีพิถันเพื่อเพิ่มความคมชัด แต่ด้วยกลไกการปรับแต่งล้ำสมัยที่เริ่มใช้กับเลนส์ MK เราสามารถวัดประสิทธิภาพด้านออปติกได้โดยอัตโนมัติล่วงหน้า ทำให้งานปรับแต่งเสร็จได้ในเวลาอันสั้น

สำหรับกระบวนการผลิตเลนส์ MK เราต้องการนำระบบปรับแต่งใหม่และเครื่องมือใหม่ ๆ มาใช้ โดยทุกคนที่เกี่ยวข้อง ตั้งแต่Optical designer, Mechanical designer  ไปจนถึงพนักงานในสายการผลิต จะช่วยกันออกความคิดเห็น

ซาซากิ (Optical engineer): การผลิตชิ้นส่วนเลนส์ภาพยนตร์ต้องมีความแม่นยำในระดับไมครอน โดยเฉพาะเลนส์ความละเอียดสูงอย่าง 4K ที่ต้องการความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ การสร้างเลนส์หนึ่งตัวต้องใช้ชิ้นเลนส์กว่า 20 ชิ้น แต่ละชิ้นต้องมีความแม่นยำและประกอบรวมกันอย่างสมดุล จึงพูดได้ว่าเลนส์แต่ละตัวเป็นงานที่ต้องปรับแต่งเฉพาะ ซึ่งเป็นวิธีที่เราใช้ผลิตเลนส์ภาพยนตร์แบบดั้งเดิม

เลนส์ MK ยังคงรักษามาตรฐานประสิทธิภาพได้ยอดเยี่ยม แต่เราได้ปรับปรุงกระบวนการผลิตให้ใช้เวลาน้อยลง เราไม่สามารถเปิดเผยรายละเอียดได้ แต่เราได้นำระบบที่สามารถคาดการณ์ประสิทธิภาพสุดท้ายตั้งแต่ช่วงต้นของการผลิตมาใช้ ทำให้สามารถผลิตเลนส์คุณภาพสูงได้ในเวลาที่สั้นลงมาก

โยเนซาวา: การเลื่อนของจุดโฟกัสเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับเลนส์ถ่ายภาพนิ่ง เพราะเลนส์ถ่ายภาพนิ่งทั่วไปรวมชุดซูมและชุดโฟกัสไว้ในกลุ่มเดียวกันเพื่อให้มีขนาดกะทัดรัด แต่เลนส์ภาพยนตร์แยกชุดซูมและชุดโฟกัสออกจากกัน แม้จะทำให้เลนส์มีขนาดใหญ่ขึ้น แต่ตำแหน่งของชุดโฟกัสจะไม่เปลี่ยนแปลงขณะซูม การออกแบบแบบนี้ช่วยลดการเลื่อนของจุดโฟกัสขณะซูมได้

โครงสร้างของเลนส์ MK เหมือนกับรุ่นไฮเอนด์อย่างซีรีส์ ZK และ XK ต่างกันแค่รูปทรง ขนาด และตำแหน่งของเลนส์เท่านั้น โดยชุดโฟกัสที่อยู่นิ่งจะอยู่ด้านหน้าชุดซูม ส่วนด้านหลังชุดโฟกัสคือช่องรับแสงและชุดเลนส์อีกชุดที่อยู่นิ่งในตำแหน่งเดิม โครงสร้างแบบนี้ช่วยลดการเลื่อนของจุดโฟกัสขณะซูมได้

โยเนซาวา: ความยาวโฟกัสเปลี่ยนตามระยะถ่ายภาพเกี่ยวข้องกับโครงสร้างเลนส์เช่นกัน อย่างที่กล่าวไป เลนส์ถ่ายภาพนิ่งใช้ชุดโฟกัสและซูมชุดเดียวกัน จึงหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่การซูมจะเปลี่ยนเมื่อปรับโฟกัส ทำให้มุมมองภาพเปลี่ยนไป แต่เลนส์ MK แยกชุดซูมและโฟกัสออกจากกัน เมื่อปรับโฟกัส ชุดซูมจะไม่เคลื่อนที่ จึงช่วยลดความยาวโฟกัสเปลี่ยนตามระยะถ่ายภาพได้

คาคินุมะ: การเคลื่อนของแกนออปติกเกิดจากความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นสะสมกัน เลนส์ MK มีกลไกการปรับแต่งที่แก้ไขความคลาดเคลื่อนของเลนส์แต่ละชิ้นและชุดที่เคลื่อนที่ได้ เลนส์ภาพยนตร์และเลนส์บรอดแคสต์แบบดั้งเดิมก็ใช้กลไกแบบเดียวกันนี้ เราจึงนำมาใช้กับเลนส์ MK ด้วย

ทานากะ (Optical designer): สีสามารถวัดเป็นค่าตัวเลขได้ด้วยดัชนีการให้สี (CCI - Colour Contribution Index) เราปรับค่าตัวเลขให้เท่ากับรุ่นไฮเอนด์ การปรับสีต้องกำหนดค่าการส่งผ่านแสงในแต่ละความยาวคลื่นให้ได้ค่าที่ต้องการ ค่านี้ขึ้นอยู่กับวัสดุเลนส์และการเคลือบผิว แต่เราคำนึงถึงปัจจัยทั้งหมดเพื่อให้ได้ค่าเดียวกับรุ่นไฮเอนด์

คาวามูระ: แรงบิดในการหมุนเทียบเท่ากับเลนส์ซีรีส์ FUJINON Cine ตัวอื่น ๆ วงแหวนโฟกัสสามารถหมุนได้เต็มที่ 200° เหมือนกับซีรีส์ XK ถ้ามุมหมุนแคบกว่านี้ การปรับโฟกัสจะทำได้ยาก

โนกุจิ: สำหรับซีรีส์ HK จะหมุนได้ถึง 280° เพราะเราออกแบบมาให้ใช้งานแบบสองคน มุมหมุนเลยกว้างกว่า ส่วนซีรีส์ ZK, XK และ MK เราออกแบบมาให้คนเดียวใช้งานได้ การหมุน 280° กว้างเกินไปสำหรับการใช้มือเดียว เราเลยสำรวจความเห็นจากช่างภาพทั่วโลกและสรุปว่า 200° เป็นมุมที่เหมาะสมที่สุด

คาวามูระ: ในส่วนของระยะฟันเฟือง เลนส์ทุกตัวของเราใช้ขนาด 0.8M และใช้กลไกเดียวกันนี้กับวงแหวนรูรับแสงเพื่อให้การทำงานราบรื่นตลอดช่วงการปรับ

ฮายาชิ (Product planner): เราใช้เวลาส่วนใหญ่ไปกับการพิจารณาเรื่องแรงต้านในการหมุน แต่เดิมวงแหวนโฟกัสมีแรงต้านที่หนักกว่านี้ แต่สุดท้ายเราตัดสินใจทำให้เบาลง เพื่อให้เหมาะกับการใช้งานคนเดียว เนื่องจากเราใช้พลาสติกแทนโลหะที่ใช้ในรุ่นไฮเอนด์ การควบคุมความคลาดเคลื่อนของขนาดจึงทำได้ยากกว่า

ส่วนความรู้สึกในการหมุนวงแหวน เราใช้เครื่องพิมพ์ 3D สร้างลายแบบต่างๆ และทดสอบการใช้งานของแต่ละแบบ เรายังขอคำแนะนำจากผู้กำกับภาพและนำความเห็นมาปรับปรุงการออกแบบด้วย ผมก็เข้าไปที่โรงงานเพื่อตรวจสอบแรงต้านในการหมุนระหว่างการผลิตด้วยตัวเอง