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「G Master」の設計思想や魅力を
開発陣が解説 FE 16-35mm F2.8 GM編

α Universe editorial team

Concept ~開発コンセプト~

開放F値2.8の大口径ズームレンズシリーズの中でも卓越した光学性能を目指して

光学設計/加藤 浩司

加藤:交換レンズには開放F値2.8の大口径ズームレンズシリーズがありますが、ソニーのEマウントシステムでは「G Master」ブランドでF2.8の標準ズームレンズ、望遠ズームレンズを先行して発売しており、FE 16-35mm F2.8 GMはこの開放F値2.8の大口径ズームレンズシリーズの広角から望遠、いわゆる大三元レンズを完成させる1本となります。 先に発売された標準ズームレンズFE 24-70mm F2.8 GMと望遠ズームレンズFE 70-200mm F2.8 GM OSSはどちらも高い評価を得ており、お客様から「早く開放F値2.8の広角ズームレンズを出してほしい」という強いご要望をいただいておりました。我々としてもFE 16-35mm F2.8 GMという広角ズームレンズをいち早くお届けしたいという思いと、期待を裏切らない商品をお届けしたいという思いで開発を進めました。「G Master」という称号をつけるためには、その基本コンセプトである、高い解像力と美しいぼけの高次元での両立が必要です。広角レンズで高い解像力を維持しながら、美しいぼけを表現するのは技術的に非常に難しいことですが、だからこそ「理想的な美しいぼけをどのように実現するのか」という点においても一切妥協することなく開発を進めていきました。 念頭にあったのは、先行して発売された標準・望遠ズーム同様に、これまでにない高いレベルの光学性能を達成したい、ということです。「G Master」最大のコンセプトである「本来両立しえない高い解像力と美しいぼけの高次元での融合」を実現する、ということに加えて小型化、高速かつ高精度なAFなどすべての面で最高のレンズを生み出すことにこだわりました。

画面の隅々まで高い解像性能を実現

16-35mmという焦点域のレンズには、Vario-Tessar T* FE 16-35mm F4 ZA OSSというツァイスレンズがありますが、こちらは開放F値4のズームレンズシリーズの一翼を担うレンズです。コンセプトとしては小型軽量を前面に打ち出しており、小型でありながら高い解像力を併せ持つレンズとして非常に高い評価を頂いております。今回のFE 16-35mm F2.8 GMは、開放F値2.8シリーズの大口径ズームレンズの一本であり、さらに「G Master」の名を冠する一本となりますので、「G Master」の目指す姿として、画面の隅々までの圧倒的な解像力と美しいぼけという点において、こだわりを持って開発しました。

Optical Design ~光学設計のこだわり~

ソニー初となる2枚のXAレンズを使用。しかも最前面は今までにない最大径を実現

加藤:このレンズでは、ソニーの交換レンズとしては初めて超高度非球面 XAレンズを2枚使用しています。最初はXAレンズ1枚で開発を進めていましたが、XAレンズ1枚だけの収差補正では、高い解像力と美しいぼけの両立を我々の目指すレベルで実現することができませんでした。試行錯誤の結果、最終的にはXAレンズを2枚使用するという判断に至り、1枚は最前面に、もう1枚は絞りの近傍に配置する光学レイアウトを採用しました。XAレンズは、形状の誤差を極めて小さくする、つまり非球面レンズの表面を非常に高い精度で管理しています。それが結果的には美しいぼけ描写にもつながるのです。特に最前面の最大径のレンズは画面中心から画面周辺部までの幅広い領域の光束の収差を補正する、要するに画面全域で高い光学性能を実現するための重要な役割を担っています。 「G Master」として光学性能を上げるために重要なこの最前面には、非球面レンズの中でも非常に高い精度で管理しているXAレンズをどうしても使いたいということになりました。

最前面のXAレンズは直径が約60mmあり、ソニーのレンズに使われている非球面レンズの中でも最大径のレンズです。XAレンズは、そもそも製造することが非常に難しい上、今回は今までにない大きさのXAレンズでしたので、製造面でたくさんの苦労がありました。しかし、我々の目指す高い光学性能を実現するためにはこのXAレンズが不可欠でしたので、レンズの製造拠点のひとつでXAレンズも製造している愛知県の「幸田サイト」の技術者と長い時間をかけて技術検討し、加工プロセスなどを何度も試行錯誤することで過去最大径のXAレンズの開発・製造を実現しました。 実際に製造するにあたっては、非球面の面形状を高精度に追い込みながら、更にその表面の微細な面精度を限界レベルまで追い込むことにより、美しいぼけと画面中心から周辺までの高い解像力を実現しています。

フローティング機構の採用は近接距離性能を高めるだけではない

加藤:このレンズは超高度非球面XAレンズ2枚のほかに、非球面レンズ3枚、EDガラス2枚を採用しています。全部で5枚の非球面レンズを使うこと、さらにEマウントボディのショートフランジバックを最大限に生かし、小型を維持しながらも、無限遠から通常の撮影距離まで、「G Master」に相応しい高い解像力と美しいぼけを実現しています。後群に配置しているEDガラスは、広角レンズで発生しやすい色収差を極限まで補正するために2枚採用しています。その上で、さらに無限遠から至近までの全域での光学性能を高めるために採用したのが、撮影距離に応じて複数のレンズ群を動かす事で収差を補正するフローティングフォーカス構造です。ソニーが採用する完全独立アクチュエーターによるフローティング構造では、2つのフォーカス群を個別に動かせるだけでなく、複数のフォーカス群の配置制約が無いため、光学設計的には非常に自由度が高くなり、理想的な光学設計が実現できます。また、群を1つではなく2つに分けることでそれぞれの重量を軽量化できるため、高速なAF駆動と高精度なAFの実現にも寄与しています。

フローティング構造は一般的にはマクロレンズなど、近接距離撮影で使用するレンズに多く採用されていて、広角レンズで使用される事はあまり多くありません。今回の16-35mmでは独自のフローティング機構を採用した事で、広角系のレンズでは犠牲になりがちな近接距離領域でも非常に高い光学性能を達成しています。16-35mmという焦点距離のレンズを持つお客様から「もう少し近接距離性能も重視してほしい」というご要望がありました。このご要望を真摯に受け止め、近接における光学性能も妥協することなく追求しました。また、ぼけに関しても光学のフローティング機構は大きなメリットがあります。例えば、近接で花を撮影して背景をぼかした場合、収差が残っていると美しいぼけは再現できません。その収差をなくすためにもフローティングフォーカスを採用して、全ての焦点距離のあらゆる被写体距離で高い光学性能を出していきたいと考え、この光学レイアウトを採用しました。

難しかったのは広角レンズで美しいぼけを表現すること

加藤:広角レンズはどちらかというと風景撮影でパンフォーカスというイメージがあり、望遠や標準レンズと比べると、ぼけ表現をあまり活用しないレンズだと言えると思います。そのため開発にあたっては、広角レンズにおける「美しいぼけ」を改めて考えるところから始めました。振り返るとここが一番難しかったかもしれません。広角レンズのぼけは非常に小さくて分かりにくい場合もありますが、多くの被写体が画面内に写り込む広角レンズにおいて、美しくスムーズなぼけは画面全体の描写として考えると非常に重要な表現要素となりますので、そのぼけの描写に一切の妥協はできません。光学設計時にシミュレーションをするのですが、過去にぼけが好評だったFE 85mm F1.4 GMのぼけ描写をまず参考にし、どういうぼけが得られるかを確認した上で、それに近いぼけが得られるように光学設計を追い込みました。FE 85mm F1.4 GMだけではなく、ぼけが良いと言われているその他の単焦点レンズのぼけも参考にしました。広角レンズでは、通常ぼけにはそこまでこだわりませんが、これは「G Master」ですから、コンセプトでもある高い解像力と美しいぼけの高次元での両立はとことん追求しました。 美しいぼけを表現するためには、非球面レンズで面精度を出すことと、光学設計で収差を抑えることが必要です。そのため、設計ツールやシミュレーションツールを使い、試行錯誤を重ねて完成形まで持っていきました。また、設計で美しいぼけが表現できても、設計通り忠実に製造しないとお客様の手に設計水準に合ったものが届かない、ということもあり得ます。そのため、製造では1本1本きちんと収差の状態を確認し、品質管理をしっかり行っています。 また、広角レンズということで、フレアやゴーストを防ぐ工夫も施しています。ぼけを追い込む時と同じように、フレア・ゴースト対策に関しても設計ツールとシミュレーションツールがありますので、何度もシミュレーションを繰り返して設計段階から高いレベルでの耐フレア・ゴースト性を確保できる設計を行っています。その上で肝となるレンズ面にはナノARコーティングを施したり、鏡筒内面での反射を徹底的に抑制したりするなど、シミュレーション技術を活用しながら、フレアやゴーストが発生しないように細部に至るまで徹底的に改善を行いました。

Mechanical Design ~メカ設計のこだわり~

制御面でも進化を遂げている2つのダイレクトドライブSSMを採用

メカ設計/阿部 守

阿部:FE 16-35mm F2.8 GMは2つのフォーカス群で構成されているため、アクチュエーターを2つ搭載しています。その2つのアクチュエーターの選定が小型化やAFの性能などに関わる一番の肝になってきます。例えば同じF2.8シリーズの望遠ズームレンズであるFE 70-200mm F2.8 GM OSSもフローティング機構を採用し、そのアクチュエーターはリングドライブSSMとリニアモーターの2種類を組み合わせて使っていますが、今回FE 16-35mm F2.8 GMは2つのフォーカスレンズ群の両方ともにダイレクトドライブSSMを採用しています。今回採用したダイレクトドライブSSMは、アクチュエーター自体は非常に小型軽量でありながら重い玉を動かすことができるパワーも持っています。また、フローティングフォーカスの場合、2つのフォーカス群の相対位置がシビアに決まらないと光学性能を最大限に発揮することができなくなってしまうわけですが、ダイレクトドライブSSMはフォーカスレンズを非常に精度よく止めることができるという特長を持っていますので、今回の大口径広角ズームの光学設計に最適なアクチュエーターと判断し採用を決定しました。

ダイレクトドライブSSMは、AFの高速化に寄与すると同時に、フローティングのフォーカス玉の相対位置の精度をしっかり保てるアクチュエーターです。要するに、ダイレクトドライブSSMは「早く動いてピタッと止まる」ことにとても適しています。アクチュエーターを2つ搭載するだけでも大変なことなのですが、その相対位置関係をミクロン単位で追い込むくらいの精度が「G Master」には求められますので、制御チームやメカチームなど関係メンバーとかなり密に連携を取りながら開発を進めました。 また、動画撮影を考慮した際、パワーや精度に加えて静音という特性もダイレクトドライブSSMを選んだ理由のひとつになっています。

少しでも軽く小さく。そんな思いで実現した総重量680g

阿部:このレンズでは、小型化にも力を入れて開発を進めました。ダイレクトドライブSSMは、アクチュエーター自体は小さいのですが、重いレンズ玉を動かせるパワーがあります。そのため、ダイレクトドライブSSMの採用が小型軽量化の実現に大きく貢献しました。また内部の構成部品に関してもひとつひとつ部品の重量を数グラム単位で徹底的に軽量化しています。 中身だけでなく、外装部品に関しても強度確保と軽量化の両立できるポイントをシミュレーションや試作を繰り返し、使用する素材から形状まで徹底的に分析して、プロユースに充分な強度を確保しながらも外形サイズの小型化と軽量化に成功しました。「塵も積もれば」の言葉通り、少しずついろいろな部分の軽量化を図ることで最終的に総重量680gを達成することができました。 加藤:光学とメカでやりあいましたね(笑)。性能の利き所というのがあるので、重要な部分については材料選びから密に議論しました。 阿部:開発に関わった光学・メカ・制御すべてのメンバーがワンチームになって達成できた小型化だと思っています。もちろん光学設計で決まる光学全長というものがありますが、採用するアクチュエーターや少ないスペースで実現する制御方法などすべてが密接に影響しあって追求できた小型化です。 サイズだけでなく、重量バランスに関しても設計としてこだわったところです。広角レンズの場合一群重量が重くなる傾向がありますので、最終的な製品としてボディに取り付けた状態でもフロントヘビーになってしまわないように、内部のレンズ配置からアクチュエーター配置までメカ部材選びも含めて、トータルの重量バランスを考えて配置しています。その甲斐もあって、「見た目より重さを感じない」「カメラにつけた時のバランスがいい」といった嬉しい声もいただいております。

最後に

加藤:高い解像力と美しいぼけ、全体的なフォルム、カメラ本体とのバランスを含めて一切妥協なく仕上げました。風景撮影がメインになると思いますが、このレンズは独立フローティング機構により近接距離の光学性能も高く、美しいぼけも含めていろいろなシチュエーションでお楽しみいただけると思います。超広角域での風景撮影、35mm側での人物撮影など、ぜひお試しください。 阿部:このレンズの完成で、開放F値2.8の大口径ズームレンズが広角から望遠まで「G Master」シリーズで揃いました。ソニーとしても自信を持って世に送り出したレンズです。高い光学性能がプロフォトグラファー、ハイアマチュアの方の作品作りの一助になれば幸いです。機動性も抜群ですので、身近な撮影から過酷な撮影までさまざまなフィールドでお使いいただければと思います。

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