為實現輕量化的目標需要從根本上進行改變，困難之大可以想像。
解決問題的希望，來自于反復研究獲得的后方集中配置型新光學系統。
技術人員的熱情，克服了新光學系統帶來的不安。

新光學結構，使輕便與高畫質兼備

影像交流事業本部
ICB光學開發中心
EF 400mm f/2.8L IS III USM 光學設計
齋藤慎一郎

有了新光學系統的方案，
開發目標總算有了著落

——最初是設定了什么樣的目標呢？實現大幅輕量化的契機是什么呢？

島田（商品企劃）：在設計開始的階段，團隊目標是重量控制在3000克以下。

長尾（開發帶頭人）：契機可以說是光學設計部門提出了新的光學系統方案。一直以來，佳能都面向未來不間斷地進行著關鍵技術的開發，從新玻璃材料的研究及其適用方法，到評價手段等，多種研究課題并行。在第三代鏡頭的設計開始之前，光學設計部門就已經使用新的材料競相提出了不少新光學系統的相關方案，這些方案經過激烈的競爭，并從兼顧輕量化和性能的角度篩選和深化后，就形成了如今的光學系統。

齋藤（光學設計）：400mm鏡頭在第二代開發時省去了保護鏡片，采用螢石鏡片，比第一代鏡頭輕了很多。而本次第三代的鏡頭構成圖一目了然，與第二代有著截然不同的光學系統。第三代中使用了螢石鏡片、超級UD鏡片（超低色散）以及新玻璃材質，形成從第二片鏡片以后的鏡片都集中分布于后側的“后方集中配置型”光學系統。

與第二代相比改變較大的鏡頭構成
EF 400mm f/2.8L IS III USM

鏡頭構成的讓人想像不到同是428鏡頭。與第二代在鏡片數量上僅差1片，但是明顯可以看出第三代采用的是“后方集中配置型”光學系統。

EF 400mm f/2.8L IS II USM（第二代）

EF 400mm f/2.8L IS III USM（第三代）

中原（光學設計） ：600mm鏡頭第三代在設計時也采用了與400mm同樣的光學系統。縮小鏡片的直徑可以獲得大幅減重的效果，但是第一片鏡片的直徑由光學系統整體的焦距以及光圈大小決定，縮小這片鏡片存在一定的困難。因此我們著眼于對第二片鏡片以后的鏡片進行減重，盡量加大第一片與第二片鏡片的間距，縮小第二片以后鏡片的直徑。同時我們推翻了之前的鏡頭結構，并采用了以前所未曾采用過的玻璃材質，在保持第二代鏡頭高成像素質的基礎上，以輕量化為目標重新設計鏡頭構成。第一片鏡片便采用了新玻璃材質，其特征是有著比一般的低色散鏡片更高的折射率，重量也更輕。將這種新材料用于第一片鏡片，實現了輕量化的同時，也達到了抑制球面像差及色像差的效果。

齋藤：并且也采用了異常色散性高的其他新玻璃材質，這樣一來，即使將第二片以后的鏡片都后移，抑制色像差的效果也與第二代鏡頭基本相同。將鏡片后移，可以縮小鏡片的直徑，減輕鏡頭的重量，同時也能夠使重心向后移（移向相機機身），可以說是一石二鳥的光學系統。

與第二代相比改變較大的鏡頭構成
EF 600mm f/4L IS III USM

與400mm鏡頭一樣，鏡頭前部很空，鏡片向后方集中是第三代鏡頭的特點。從三腳架接環的位置可以看出鏡頭的重心向后方移動了，同時光圈的位置前移。EMD電磁光圈單元變大了。

EF 600mm f/4L IS II USM（第二代）

EF 600mm f/4L IS III USM（第三代）

影像交流事業本部
ICB光學開發中心
EF 600mm f/4L IS III USM 光學設計
中原誠

高速·高精度驅動的大型EMD

為了使增大后的光圈葉片能高速且切實地開合，需要讓步進馬達及時高速地動作。

要使金屬鏡筒變輕就要整體輕薄化
但光是這樣的話明顯不可能實現大幅的輕量化。
為實現自定的高目標，從構造到材料都得進行大翻新。

新鏡筒材質，兼顧輕便與耐用，野外拍攝也安心

影像交流事業本部
ICB光學開發中心
機械設計
早川誠

設定更高的目標
不被既有概念所束縛，用新想法來迎接挑戰

——請給我們介紹一下構造、材料等與機械相關要素的輕量化方針。

早川（機械設計）：2011年發售的400mm第二代鏡頭在設計的時候，為了減輕哪怕是一根頭發絲的重量，我們都進行了相當深入的研究，因此如今想要做得再輕絕非是一件簡單的事情。對于鏡筒和外部構造來說，削減體量也有其極限，有的時候會對強度以及光學性能產生影響。因此做為機械設計人員，首先要考慮的應該是如何在不降低堅固性和光學性能的基礎上，向著更高的目標邁進。一開始，比起團隊設定的目標，我在自己心中設立了“比第二代再輕1000克”這樣高難度的目標。而為此我們圍繞著以下3點進行了探討：①在保證堅固性以及光學精度的前提下翻新以前的基本構造，②更新各個組件，③采用新的光學調節方式。研究的結果讓我們相信可以在不降低光學性能和牢固性的基礎上，實現高水準的輕量化。

減少零部件的數量
能夠在輕量化的同時提升堅固性

——對焦環的電子化也發揮了正面的作用嗎？

早川：是這樣的。伴隨著對焦環的電子化，我們在構造上也進行了相應的改進。第二代鏡頭的對焦環與對焦單元是機械連接（物理連接），因此鏡筒部分主要由固定筒、中間筒、USM超聲波馬達以及第一組鏡筒等4部分構成。第三代鏡頭上對焦環電子化，對焦單元（USM）被內包，因此鏡筒就由固定筒與第一組鏡筒兩部分構成。零部件的減少帶來的不僅是輕量化，在堅固性方面也有了提升。另外各零件間的連接部分變少，在組裝精度等方面也有優勢，同時也提高了各鏡片位置的精度。

采用新型高強度合金

——聽說鏡筒采用了新型的合金。

長尾（開發帶頭人）：在材料方面重要的變化，就是采用了新型的高強度合金，即新型碳強化鎂合金，因為含有碳元素，因此合金的結晶更加細微，材料性能得到了提升。同時這種材料的特征是有很強的流動性，進行觸變成形可以得到更加輕薄的鏡筒形狀。以400mm鏡頭的第一組鏡筒為例，觸變成形的鏡筒最薄的部分達到了0.8毫米，厚度減少了約2成，在充分維持強度的同時，實現了輕量化。這種碳強化鎂合金，在三腳架接環以及后側的外殼筒上也有采用。

早川：碳強化鎂合金以外的外殼材料使用了鍛造鎂合金，其中一些部件采用了將鎂塊進行敲打成型的手法，能夠有效地抵抗沖擊力。另外，還采用了一部分鋁合金材料。在重視性能的前提下，我們在幾種鎂合金與鋁合金中選擇合適的材料來制作外殼。在制作尺寸更大的600mm鏡頭的第一組鏡筒時，我們也探討了分成兩部分制作的方案，但是通過各部門的深入研究，還是將其整合為了一個部件。

——機械部門改進基本構造，使用新型金屬材料和新的加工技術，實現了輕量化的目標，同時使鏡身具備了能夠承受專業拍攝的堅固性，而這一切都歸功于他們向著更高目標前進的挑戰精神。在無法大幅改變鏡頭外部尺寸的情況下，能夠完成目標，靠的不僅僅是積累起來的經驗，還有能夠轉換思路和勇于挑戰的精神。這也是這款輕量超遠攝鏡頭能夠誕生的原因。

輕量化的關鍵之一：第一組鏡筒

由于自動對焦環電子化，原本由4部分組成的第二代鏡筒到了第三代變成了2部分組成。其中的第一組鏡筒，使用了碳強化鎂合金，比以輕量著稱的鋁合金還要輕。