Ostřicí motory: STM, USM, lineární a co znamenají v praxi

Ostřicí motory rozhodují o tom, jak rychle, jak tiše a jak plynule objektiv přeostří. Krokový motor (STM) je tichý a plynulý, a proto se hodí pro video. Prstencový ultrazvukový motor (USM) má velkou sílu pro těžké optické členy. Lineární motory včetně konstrukce voice coil posouvají ostřicí skupinu přímo a patří k nejrychlejším. Samotná zkratka na tubusu ale nestačí – stejně důležité je, kolik skla motor musí přemístit.

Proč záleží na hmotnosti ostřicí skupiny

Starší objektivy ostřily posunem celé optické soustavy nebo její velké části. Motor s převodovkou otáčel šroubovicí a bylo to slyšet. Současné konstrukce používají vnitřní ostření, při kterém se pohybuje jen malá, lehká skupina čoček uvnitř tubusu a délka objektivu se nemění.

Lehká skupina dovolila nasadit menší a rychlejší pohony. Zároveň je to důvod, proč nelze motory srovnávat jen podle typu: krokový motor v malém pevném skle může ostřit svižněji než ultrazvukový v těžkém světelném portrétním objektivu. Podle mě je proto užitečnější číst v popisu objektivu, zda má vnitřní ostření a kolik ostřicích skupin, než se upínat na samotnou zkratku.

Ultrazvukový prstencový motor USM

Prstencový ultrazvukový motor pracuje na piezoelektrickém principu. Keramické prvky rozkmitají stator na ultrazvukové frekvenci, po jeho povrchu běží postupná vlna a ta třením otáčí rotorem. Motor má tvar prstence kolem optické osy a nepotřebuje převodovku.

Má vysoký krouticí moment už při nízkých otáčkách, rychle se rozjede a zastaví a drží polohu i bez napájení. U zrcadlovkových objektivů navíc umožnil trvalé ruční doostření, protože kroužek zůstal mechanicky spojen s optikou. Canon tuto konstrukci označuje USM, Nikon SWM, Sigma HSM. Doporučuji zkratce slepě nevěřit, protože stejné označení nesly i levnější mikromotorové varianty s převody, které jsou pomalejší a hlučnější.

Ultrazvukový pohon bych dál hledal tam, kde je potřeba síla – u velkých skel a dlouhých ohnisek, o nichž píšu v článku o tom, jak teleobjektivy a telekonvertory zatěžují autofokus.

Krokový motor STM a ostření při videu

Krokový motor je elektromagnetický pohon, jehož rotor se otáčí po malých, přesně daných krocích. Řídicí elektronika proto ví, kde ostřicí skupina je, a dokáže ji posouvat pomalu a rovnoměrně. Existují dvě provedení: s vodicím šroubem, které je kompaktní a velmi tiché, a s ozubenými převody, které je levnější a o něco slyšitelnější.

Krokový pohon se rozšířil s bezzrcadlovkami. Kontrastní ostření i průběžné ostření při videu vyžadují drobné, opakované korekce tam a zpět, a ty krokový motor zvládá bez škubání. Na absolutní rychlost u těžkých skupin nestačí. Pro video považuji plynulost a tichý chod za důležitější než špičkovou rychlost, protože trhané přeostření je v záběru vidět a vrčení pohonu zaznamená vestavěný mikrofon.

Lineární motory a voice coil

Lineární motor nepřevádí rotaci na posuv. Ostřicí skupina je uložena na vodicích tyčích a pohybuje jí přímo elektromagnetická síla. Odpadá šroub i převody, a tím vůle, tření a hluk.

Do této rodiny patří motory typu voice coil, zkráceně VCM, které fungují podobně jako kmitací cívka reproduktoru: cívka v poli permanentního magnetu se posouvá podle proudu, který jí prochází. Výrobci své lineární pohony pojmenovávají po svém – Sony uvádí XD Linear, Fujifilm používá zkratku LM, Canon u některých objektivů RF označení VCM. Světelné objektivy často mají dva i více motorů pro dvě nezávislé ostřicí skupiny, což zlepšuje kresbu nablízko.

Cenou za přímý pohon je, že cívka bez proudu skupinu nedrží. Ve vypnutém objektivu se proto může ostřicí člen volně pohybovat a při zatřesení je slyšet tiché klapnutí. Závada to není.

Focus-by-wire a co si na objektivu ověřit

U většiny bezzrcadlových objektivů není ostřicí kroužek s optikou mechanicky spojen. Snímač čte jeho otáčení a čočkami pohne motor. Tomuto uspořádání se říká focus-by-wire. Odezva bývá nelineární, tedy závislá na rychlosti otáčení: pomalý pohyb dává jemný krok, rychlý velký skok. Pro fotografování je to pohodlné, pro opakovatelné přeostřování ve videu nepraktické, a proto řada těl nabízí přepnutí na lineární odezvu, kde stejnému úhlu otočení odpovídá vždy stejná změna.

Elektronický kroužek obvykle nemá dorazy ani stupnici vzdáleností a bez napájení neostří. Citlivě se to projeví při práci zblízka; jak se s tím vyrovnat, uvádím v článku o tom, jak se ostří s makroobjektivem při měřítku 1:1. Přesný krok motoru spolu s ostřením na snímači také omezil potíže, které řeší kalibrace ostření u zrcadlovek.

Při výběru bych sledoval tři věci v tomto pořadí: zda je ostření vnitřní, zda tělo dovoluje lineární odezvu kroužku a jak moc objektiv při přeostření mění velikost záběru, čemuž se říká dýchání. Všechny tři lze ověřit za pár minut v prodejně – stačí přeostřit z blízkého předmětu na vzdálený při zapnutém nahrávání a pustit si záznam se zvukem.

Zdroje

• Canon EF Lens Work III: The Eyes of EOS – kapitola o ultrazvukových motorech, Canon Inc.
• Canon Technology – Ring USM, Nano USM a STM, Canon Inc.
• XD (Extreme Dynamic) Linear Motor – technický popis, Sony Corporation
• NIKKOR Technology – Silent Wave Motor a krokové motory, Nikon Corporation
• Fujinon XF Lenses – technologie lineárních motorů (LM), Fujifilm Corporation