Chùm ảnh: Cận cảnh quy trình sản xuất ống kính máy ảnh bên Nhật

Ví dụ trong đoạn video clip vừa được đăng tải trên YouTube hôm vừa rồi là Sigma 70-200mm F2.8 DG DN OS, ngàm E dành cho những chiếc máy mirrorless của Sony. Toàn bộ quy trình sản xuất mọi linh kiện và lăng kính bên trong chiếc ống kính zoom khẩu f/2.8 này đều được thực hiện ở nhà máy mang tên Aizu của Sigma Corporation tại thị trấn Bandai, Yama, tỉnh Fukushima.



Cũng là kênh ProcessX chừng 1 năm trước cũng đã được vào bên trong nhà máy của Sigma để cận cảnh quy trình sản xuất một mẫu ống kính zoom khác của hãng, 28-70mm F2.8 DG DN. Tuy nhiên, với 16 thấu kính chia thành 12 nhóm bên trong chiếc ống zoom tiêu cự trung bình này, mức độ phức tạp tương đối khác so với chiếc ống zoom 70-200 mm, với 20 thấu kính chia thành 15 nhóm.



Video clip mô tả ba quá trình thực hiện sản xuất linh kiện bên trong ống kính được diễn ra lần lượt. Nhưng kỳ thực ở nhà máy Aizu, cả ba quá trình này cùng được thực hiện đồng thời: Sản xuất lăng kính theo thông số kỹ thuật chính xác, xử lý phủ bề mặt lăng kính. Hai là đúc những chi tiết nhựa bên trong ống kính. Và ba là xử lý CNC chi tiết kim loại đảm bảo độ bền cho ống kính. Rồi kế đến sản phẩm của cả ba quá trình này mới được đưa về xưởng lắp ráp để công nhân lắp ráp và hoàn thiện ống kính, sau đó đem qua đánh giá chất lượng và độ bền trước khi đóng gói.

Đầu tiên và có lẽ là quan trọng nhất, chính là gia công những lăng kính cho ống zoom. Những phôi thủy tinh sẽ được bỏ vào máy mài thô, rồi sau đó đến công đoạn đánh bóng:




Đánh bóng xong là bước kiểm tra chất lượng đầu tiên đối với những thấu kính. Đôi mắt của những người kiểm soát chất lượng sản phẩm sẽ xác định bề mặt thấu kính có dị vật, có bị xước hay không. Rồi kế đến là kiểm tra chất lượng quang học bằng cách để hai thấu kính một cong một phẳng chồng lên nhau, tạo ra một hiệu ứng gọi là vòng Newton, tạo ra nhờ sự phản chiếu ánh sáng giữa hai bề mặt.



Sau khi kiểm tra chất lượng quang học bằng mắt thường và lau sạch, những thấu kính bên trong chiếc ống sẽ được đặt lên máy đo để xác định độ cong có đúng như thiết kế ban đầu của các kỹ sư thiết kế ống kính hay không. Sản xuất quy mô lớn nên cứ đúng theo số đo cũng như sai số cho phép đã được đặt ra là lăng kính sẽ đạt chuẩn, trải qua bước tiếp theo.



Và bước kế tiếp ấy, sau khi vệ sinh ống kính một lần nữa, là đặt chúng lên một cái mâm để tiến hành tráng phủ lớp WR ceramic chống xước, chống bám bụi và bảo vệ bề mặt ống kính. Lớp phủ này sẽ được xử lý lên bề mặt thấu kính ở nhiệt độ cao:

Để giảm thiểu tối đa hiện tượng cầu sai, tạo ra một ống kính zoom nét ở mọi tiêu cự và mọi vị trí trên tấm hình, dĩ nhiên là trong mức độ cho phép, Một vài chi tiết thấu kính mặt lồi và mặt lõm sẽ được ghép lại với nhau, dựa theo sơ đồ như dưới đây. Bản thân thiết kế ống kính cũng có vài thấu kính phi cầu hay độ tán xạ thấp và rất thấp. Anh em để ý trong clip, người làm clip chỉ được tiếp cận những dây chuyền sản xuất những thấu kính cơ bản, còn những thấu kính phức tạp hơn có lẽ vì là bí mật kinh doanh của Sigma nên không được ghi hình quá trình sản xuất.



Việc ghép những thấu kính lại với nhau để giảm hiện tượng quang sai, gây giảm chất lượng hình ảnh chụp từ máy được thực hiện:

Kế đến, để giảm thiểu tối đa tình trạng phản xạ ánh sáng không mong muốn, viền lăng kính sẽ được sơn đen:




Sau khi hoàn tất quá trình sản xuất và hoàn thiện mọi chi tiết lăng kính, chúng sẽ được gắn vào inner barrel bằng nhựa của ống, chuẩn bị cho bước kế tiếp là lắp ráp hoàn thiện. Anh em để ý chi tiết của inner barrel có những sợi cáp dẹt và PCB phục vụ nhiều nhiệm vụ, từ vận hành mô tơ lấy nét, cho tới tính năng chống rung quang học, rồi cả việc gửi thông tin tiêu cự khẩu độ về máy ảnh qua kết nối với mount trên máy ảnh, ở trường hợp này là E mount cho những chiếc máy full frame Sony.




Cùng lúc những thấu kính được sản xuất, ở một chỗ khác trong nhà máy Aizu, những chi tiết nhựa ABS được đúc một cách chính xác. Những chi tiết này thường nằm ở inner barrel, phần trong của ống kính, còn bên ngoài sẽ là lớp vỏ outer barrel, chỗ thì là kim loại, chỗ thì là nhựa để tối ưu cả mức giá lẫn trọng lượng của ống. Những chi tiết này được đúc ở nhiệt độ cao.




Đồng thời với quá trình ấy, là việc gia công những chi tiết kim loại, lấy ví dụ trong video clip là khung gia cố để vận hành tính năng zoom của ống kính 70-200 mm. Những đường rãnh trên phần khung này chính là đường ray để di chuyển xa gần những thấu kính bên trong, để khi hoàn thiện, anh em xoay zoom ring bên ngoài ống là hệ thống cơ khí bên trong sẽ điều chỉnh vị trí các thấu kính, đặt ống ở tiêu cự tương ứng với số chỉ thị bên ngoài thân ống:




Những khung kim loại này sau đó được đem đi xử lý chống rỉ sét và ăn mòn:






Xử lý chống rỉ bằng lớp mạ và phủ dầu xong, là đem sơn, tạo ra tông màu đen nhám đặc trưng của những chiếc ống từ nhà Sigma:




Rồi những chi tiết phủ sơn sẽ được xử lý, bao gồm những vạch chỉ thị hay những con số thể hiện tiêu cự ống kính:




Xong xuôi tất cả các bước kể trên, mới đến bước lắp ráp và hoàn thiện sản phẩm. Ống kính được lắp từ trong ra ngoài, từ mặt trước tới mount, cứ mỗi bước lại kết nối những cáp flex vận hành các tính năng lấy nét tự động hay chống rung của ống kính:













Vừa lắp ráp, nhân sự sẽ kiểm tra thêm một lần nữa chất lượng thấu kính bằng mắt thường, cũng như tính năng chống rung quang học để xác định khả năng vận hành của hệ thống điện tử bên trong ống kính.




Những gioăng cao su phục vụ lấy nét tay, zoom và điều chỉnh khẩu độ sẽ lần lượt được buộc vào phần khung bên ngoài của ống kính:





Xong xuôi là lại kiểm tra khả năng vận hành tiếp, lần này chiếc ống kính sẽ được lắp vào máy ảnh lần đầu tiên để chụp:




Sau đó, những chiếc ống kính sẽ được đem qua một căn phòng với đủ những body máy với những ngàm mà Sigma có sản xuất ống kính phục vụ thị trường. Ở đây là một tấm hình đầy chi tiết, nhân sự sẽ chụp vài tấm, lấy hình ra để xác định chất lượng ống kính, mức độ của những hiện tượng như chromatic abberation, color fringing hay lens distortion. Anh em để ý Sigma sử dụng đúng chiếc máy do họ tự sản xuất, tên là fp. Chiếc máy này trang bị cảm biến full frame back illuminated CMOS độ phân giải 24.6 megapixel, do Sony sản xuất:




Và trước khi đóng gói, đương nhiên cần phải thử nghiệm độ bền bằng hệ thống tự động thêm một lần nữa, xem những gioăng và ngàm vặn zoom, lấy nét có đảm bảo độ bền hay không:



Sau bước cuối cùng kể trên mới đến đóng gói và gửi hàng tới các nhà bán lẻ: