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關于鏡頭的四個知識

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很多人選相機,選鏡頭都會提到“畫質”一詞!能夠影響畫質的因素很多,除了感光元件,要數鏡頭最為關鍵。官方介紹我相信大部分人是看不懂的,滿篇的專業術語和數據,論壇上有些熱心人的解釋不夠準確,新手很可能會遇到一些誤區,今天我們就來解開這些疑問。

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1,非球面鏡為何比球面鏡好?

鏡頭的結構,我們可以理解為鏡頭的構造。從理論上來說,任何一款相機的鏡頭都不可能只由一塊鏡片組成,要想把拍攝對象盡可能清晰、準確的還原在感光元件上,就必須通過多塊鏡片疊加。

由于制造技術的不同,加上要在畫質上體現差異,所以構成鏡頭的鏡片數量不一。可能有些讀者會問了,鏡片的數量越多,是不是還原效果就越好呢?當然不是。為了達到成像質量的基本要求,鏡頭中的鏡片必須保持一個適當的數量,在鍍膜質量相同的前提下,鏡片越多,鏡片與空氣的接觸面就越大,透光率就越低。在鏡片的組成之中,非球面鏡片起到至關重要的作用!

以近期人氣最火的佳能EF11-24mm f/4L USM為例,鏡頭結構為16片11組,其中包含4片非球面鏡片,另外還有1片超級UD鏡片、1片普通UD。

傳統的球面鏡片有天然的缺陷,從鏡片邊緣射入的光線并不像從中央射入的光線直達同一個焦點,大光圈下,容易造成球面像差及廣角影像扭曲。

非球面鏡片的弧度是按照最理想的對焦點計算設計出來的,從透鏡中心到周邊曲率作連續變化的。它可以減少鏡頭的重量和長度,提高成像質量,克服“球差”,可制成大孔徑的高像質鏡頭。一般高檔的鏡頭里都含有2片以上的非球面鏡片,這也是判斷鏡頭品級的因素之一。

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非球面鏡片可實現球面鏡片無法實現的并行光線1點聚集

小知識:什么是ED鏡片

具有優秀品質的鏡頭,除了具備非球面鏡片,還有可能裝備ED鏡片(Extra-low Dispersion超低色散的簡稱),它能夠使鏡頭既擁有銳利度,又可以降低色差,確保各類波長的光線實際對焦于同一點。

2,色散究竟是怎么回事?

“色散”一詞在各種相機鏡頭的評測報告中頻繁出現,很多消費者都不明白,色散究竟指得是什么?

我們平時看到的白光其實是由不同波長的光合成的,波長不同,意味著頻率也不相同,所以當光經過玻璃折射的時候,由于折射率不一樣,導致各種光線經過透鏡聚焦的焦點不重合,這就是光的色散。

鏡頭沒有把不同波長的光線聚焦到焦平面,所以在比較嚴重的情況下,會使照片中對比比較強烈部分的邊緣上出現異色線條,這就是色差現象。長焦距鏡頭,邊緣的光程較長,而波長較短的紅色、藍色對色差又特別敏感,因此色散尤為明顯(紫邊的形成就是這個道理),會直接導致畫面清晰度下降,色彩飽和度降低。

為解決色差問題,鏡頭廠商從鏡片的構造入手,采用不同折射、散射特性之鏡片組合,之前介紹的ED鏡片在尼康和奧林巴斯鏡頭中普遍使用,而佳能以螢石鏡片的低色散特性減少鏡頭色差。

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白光通過三棱鏡時,由于波長的折射率不同,我們會看到彩虹光譜。

3,鏡頭為什么會有顏色?

很多消費者都覺得,鏡頭應該是透明的,為什么在陽光下看,鏡頭表面會有不同的顏色呢?

這得從光學原理說起,當光線通過鏡片時,總會有一部分光線被反射和吸收,如果光線經過每一層鏡片都被反射和吸收,那么,穿過透鏡片組到達焦平面的光線損失嚴重。除此之外,鏡片間的反射還會對成像質量產生嚴重影響,灰度上升,銳度大大下降。為了提高鏡頭的透光率和影像的質量,在現代鏡頭制造工藝上都要對鏡頭進行鍍膜。鏡頭的鍍膜是根據光學的干涉原理,在鏡頭表面鍍上一層厚度為四分之一波長的氟化物,使鏡頭對這一波長的色光的反射降至最低。

一般來說,一層膜只對一種顏色光起作用,而多層鍍膜則可對多種色光起作用。多層鍍膜通常采用不同的材料重復地在鏡片表面鍍上不同厚度的膜層,可大大減少鏡頭各透鏡間的漫反射,從而提高影像的反差和銳度。所以,消費者看到鏡頭表面的顏色,實際上是鍍膜的顏色。

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薄薄一層鍍膜,效果竟如此神奇。

4,用樹脂鏡片是低檔鏡頭?

也許大家不知道,如今不少鏡頭正在采用樹脂鏡片來替代玻璃鏡片,以尼康和賓得為代表,而佳能在公布的一些新專利中,也透露會采用樹脂鏡片,例如佳能EF-S 30mm f/2.8。如果你還不相信,可以看看尼康這兩年推出的一些中低端新鏡頭,例如尼康AF-S 85mm f/1.8G,鏡頭組變復雜了,增加了驅動馬達,重量卻變輕了,只有350g,這是為什么呢?這在圈里其實已不是什么秘密了,為了降低成本,實現鏡頭輕量化。

在消費級數碼相機中,柯尼卡早期就是以制造優質的樹脂鏡頭而著稱,卡爾·蔡司作為全球樹脂鏡頭生產的四巨頭之一。正是從多方面研究測試和大量數據分析的基礎上才確定了向樹脂鏡頭方向發展的戰略。

制造鏡頭的光學材料必須具備無色透明、等方性好、穩定性高、容易加工等特性,而這些條件樹脂材料都能滿足。目前用于制造樹脂鏡頭的材料是聚丙烯樹脂,它是一種特殊的有機玻璃,透明度與光學玻璃非常接近,特別是它的易加工性,是光學玻璃無法相比的。

此外,由于樹脂材料的密度低于玻璃,所以反射率遠低于玻璃,使得鍍減反射膜(減少由反射引起的雜散光并顯著增加像的亮度)工藝的要求降低。雖然它有硬度差,容易劃傷的缺點,但通過鍍抗磨損膜,可以得到改善,作為鏡片使用完全沒有問題。更為關鍵的是,它的重量很輕,而輕量化是未來數年攝影器材發展的一個趨勢。

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樹脂鏡頭今非昔比

鏡頭素質的高低,其實和鏡片的加工精度有直接關系。由于材料不同,玻璃鏡片要經過粗磨、精磨、拋光等繁雜的工藝才能完成,這些工藝的確早已成熟。樹脂鏡片是采用澆鑄或壓鑄成型來制作,對模具精密要求高,雖然早期產品的精度達不到光學玻璃鏡片的水平,但隨著像卡爾·蔡司這樣專業鏡頭廠商的加入,使精度控制越來越接近玻璃鏡片,在民用級產品上的應用效果上,已經可以媲美。

要說缺點,樹脂的問題在于光學屬性,而不是穩定性,避開潮濕高溫和陽光直射就沒什么了(無非就是大家在不拍的時候盡量將鏡頭蓋合上而已)。

當然了,老狼通過查閱資料也發現,在一些低端鏡頭、卡片DC鏡頭,甚至手機鏡頭上,會采用復合非球面鏡頭,它可以是全玻璃,可以是玻璃 樹脂,也可以是全樹脂,工藝要求要比模造低,成本低廉,它就像老年人會有“白內障”一樣,新買回后拍攝影像很清晰,鏡頭看上去通透。用了3-5年后,圖像逐漸蒙上一層薄霧,圖像經后期處理后還可以。大概5年以后到10年之間,鏡頭看上去“發霧”,拍出影像很柔軟,后期處理后仍不能令人滿意。原因是復合在玻璃球面上的光學樹脂和光敏膠發生質變(一般這種非球面鏡片都兩片鏡片用膠水粘合得到的)。

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