Una lente fotografica sferica ha un difetto fondamentale: le è impossibile far convergere raggi entranti parallelamente in un punto di fuoco solo, per cui forma un'immagine non nitida. Alcuni gruppi ottici standard correggono questo difetto, ma non sono adatti a contenere le dimensioni o il peso dell'insieme. Questi limiti vengono superati con l'uso di elementi ottici asferici, che però sono difficili da costruire, richiedendo un'accuratezza di lavorazione pari a 0.1µm o meno.
Per produrre industrialmente lenti asferiche Canon ha sviluppato una linea di costruzione dedicata, grazie anche all'utilizzo di strumenti di controllo con una precisione di 0.02µm (interferometro laser) e a macchine per la lavorazione meccanica asferica mai costruite prima. Canon ha poi perfezionato il sistema, differenziando le lavorazioni a seconda delle esigenze fotografiche.

LENTI ALLA FLUORITE

La suddivisione della luce in differenti colori (lunghezze d'onda) causa l'aberrazione cromatica al passaggio attraverso una lente convenzionale: i differenti colori vengono focalizzati a distanze differenti, causando una sfocatura cromatica. Per correggere questa aberrazione si rende necessario un gruppo ottico costituito da una lente convessa e da una lente concava, che però non riesce a correggere il verde. Per questo, Canon ha costruito le lenti alla fluorite per far coincidere il fuoco dei colori quasi alla perfezione.
La fluorite (CaF2) è un minerale dalle caratteristiche particolari, come il basso indice di rifrazione e una bassa dispersione, però non si trova in sufficienti quantità e dimensioni per ricavarne delle lenti industriali.

Per questo Canon sviluppò nel 1969 un processo di cristallizzazione sintetica della fluorite e costruì il primo obiettivo dotato di lente alla fluorite. Attualmente quasi tutti i teleobiettivi e gli zoom professionali montano un elemento in fluorite.
Una cura particolare è richiesta in fase di lavorazione (molatura e politura), che richiede tecnologie sofisticate: abrasione diamantata microscopica per arrivare ad una lucidatura con ruvidità inferiore 0.002µm.

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Nel 1987 Canon adottò per la prima volta un motore ad ultrasuoni (USM) negli obiettivi autofocus. Le caratteristiche principali erano un'alta velocità e una bassa rumorosità, fatto che conquistò i fotografi sportivi e naturalisti di tutto il mondo. Fu per questa innovazione senza paragoni che ben presto le ottiche manuali furono abbandonate.

Nel 1992 Canon sviluppò un micromotore USM che poteva essere prodotto industrialmente: attualmente i micromotori USM equipaggiano quasi tutti gli obiettivi della gamma Canon.

Il funzionamento del motore USM è basato sulla trasmissione di una vibrazione generata da un'onda ad ultrasuoni. Per questo, l'anello del motore non richiede nè ingranaggi, nè sorgenti di campo elettromagnetico e fornisce una risposta rapidissima priva di rumore e a bassissimo consumo energetico. Il range di utilizzo del sistema va da -30°C a +60°C.

Autofocus controllato dalla Pupilla

Canon ha sviluppato il controllo dell'automatismo della messa a fuoco tramite movimento della pupilla. Il meccanismo viene azionato sempre dalla semipressione del pulsante di scatto, ma in questo caso l'AF si attiva sulla cella AF più vicina al punto esatto dove il fotografo sta guardando attraverso il mirino.

Il controllo tramite pupilla avviene per illuminazione infrarossa della stessa e lettura dei raggi riflessi dalla cornea e monitoraggio delle posizioni relative dell'occhio e della pupilla stessa: questo permette ad un sensore di calcolare l'angolo di inclinazione dell'occhio e attivare il sensore nella direzione calcolata.

Un algoritmo avanzato controlla le variabili che causerebbero un errore: luce diretta sull'occhio, presenza di occhiali, lacrime, ecc. L'algoritmo richiede una brevissima calibrazione iniziale, per poter memorizzare le caratteristiche fisiche dell'occhio del fotografo (o di altri fotografi).

Area Autofocus

Canon prosegue nella ricerca di ottenere una messa a fuoco automatica virtualmente in qualunque punto dell'inquadratura. All'inizio era uno solo il punto di messa a fuoco, poi furono tre, poi cinque. Con l'uscita della EOS-3 si è arrivati a 45 punti di messa a fuoco in un'area di 8x15 mm. I punti sono disposti sia in verticale sia in orizzontale e sono attivi anche nelle riprese caratterizzate da elevato movimento. Questo sistema è stato installato anche nella EOS1-V, dopo una notevole serie di test da parte di molti professionisti. I 45 punti sono assistiti da un sensore CMOS con una efficienza da 30 a 40 volte superiore ai sensori AF convenzionali.

Pellicola Anti-Appannamento

Quando aria calda viene in contatto di un vetro freddo, allora l'umidità dell'aria si condensa sul vetro. In queste condizioni, lenti di obiettivi e mirini di fotocamere si appannano e bisogna far passare molto tempo prima che la condensa se ne vada.

Il problema è molto sentito se si fotografa d'inverno: bisogna prestare la massima attenzione a non alitare sui vetri sensibili dell'attrezzatura, per evitare di perdere tempo prezioso.

La tecnologia Anti-Fogging sviluppata da Canon consente di assorbire la condensa in un sottile film sintetico depositato sulla superficie del vetro. Il film è formato da due polimeri, uno organico e uno inorganico. Il primo assorbe la condensa, mentre il secondo impedisce che il primo si disaggreghi e si distacchi dal vetro. Il film è resistente all'abrasione.

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Il primo obiettivo dotato di tecnologia DO è il 400mm/4.0 DO IS USM.
L'obiettivo è equipaggiato di una nuova lente ad ottica diffrattiva, che consente la correzione delle aberrazioni cromatica e sferica e la riduzione delle dimensioni dell'insieme.
Pur conservando la qualità ottica del predecessore, il nuovo 400/4 DO risulta molto più contenuto in termini di dimensioni (il 26% più corto) e di peso (il 36% più leggero).

Gli elementi ottici diffrattivi multistrato rappresentano una pietra miliare nella produzione di lenti. Infatti, combinano le caratteristiche vantaggiose della fluorite con quelle delle lenti asferiche, già apprezzatene gli obiettivi precedenti. Per rendere questo obiettivo il più compatto e leggero possibile Canon ha diminuito lo spazio esistente tra i diversi elementi, aumentando la capacità di rifrazione dell’elemento antistante e retrostante il gruppo. Ciò ha però provocato un aumento dell’aberrazione cromatica. Per risolvere questo problema,
Canon ha collocato il gruppo di elementi DO in una posizione ottimale, in modo che il temuto effetto risulti eliminato. Un ulteriore vantaggio dell’impiego del gruppo ottico DO consiste, come già accennato, nella riduzione degli ingombri: il nuovo EF 400mm è, infatti, del26% più corto e del 36% più leggero di un 400 mm tradizionale.
Gli elementi DO, impiegati già con successo in strumenti industriali ma anche in dispositivi che adottano una lettura ottica, dispongono di una griglia di diffrazione che altera la direzione della luce e sino ad ora non erano mai stati impiegati in obiettivi fotografici perché non adatti alla luce naturale (bianca). Ma unendogli elementi DO ad un elemento ottico rifrattivo, l’aberrazione cromatica che mina la qualità dell’immagine risulta corretta in maniera ancora più efficaceche con l’impiego di lenti alla fluorite. Inoltre, modificando gli spazi interni della griglia di diffrazione si ottengono le stesse caratteristiche tipiche di una
lente asferica: eccellente correzione di tutti i tipi di aberrazione compresa la sferica.
Con questa nuova ottica, Canon oltre ad arricchire ulteriormente il vasto parco obiettivi, offre un’ottica davvero professionale e potente dal peso e dagli ingombri estremamente ridotti.

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