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光學工程
單反鏡頭的鍍膜技術

決定光學性能的重要要素之一是膜技術,鏡頭鍍膜是利用真空蒸汽沉積技術在鏡頭上布置的一層極薄透明的膜。其作用主要在于增加光線的穿透量、減少眩光及鬼影、得到最佳的顏色平衡或者是保護鏡頭。下面我們來說說佳能頂級單反鏡頭的三大鍍膜技術。

1.超級光譜鍍膜

當光線經過鏡頭時,約有4%-10%的光線被反射,這將導致在成像中嚴重的光損耗。同時,光線又會在鏡頭內部重復反射,最后在傳感器或膠片上形成眩光或鬼影。這種有害的反射可以通過加裝具有寬光譜覆蓋范圍的多層鍍膜來避免,另外每層鍍膜不相同的反射率也可以提高光線的通過量。在這一領域,佳能研發了多種類型的多層鏡頭鍍膜,可以根據不同鏡片所需要的不同反射率來進行分別加工。

未鍍膜光學元件的光線反射

 

 

有些種類的玻璃,特別是具備高反射率性質的玻璃,由于其含有的某些成分會導致這種玻璃對藍光的吸收率略高,因此成像顯出黃色。如果這種“呈黃”元件也像其他鏡頭一樣鍍了同樣的膜,那最后的圖像也會顯得發黃。為了消除這種色差,佳能的工程師們會在鏡頭不產生額外眩光及鬼影的基礎上,另加上一些比如琥珀色、青色、紫色或藍色的鍍膜來保證不同型號的EF鏡頭全都能夠拍攝出相對平衡的顏色。

 


超級光譜鍍膜反光特性對比

 

 

事實上,每一支EF鏡頭都被鍍上了符合佳能基礎標準的鍍膜(此標準比國際標準化組織的設定更加嚴格),稱為“超級光譜鍍膜”。“超級光譜鍍膜”擁有超高的透光率,能夠過濾紫外線,并且經久耐用。

2.SWC新型防反光鍍膜

SWC(亞波長結構鍍膜)是一項用于防止光線反射的全新鍍膜工藝。如今佳能大部分鏡頭都已經經過真空蒸汽沉積鍍膜處理,可以在很大程度上減少眩光和鬼影。但是蒸汽鍍膜也有個常見問題,即當光線入射角增大時防反光效果會降低。一般曲率較小的透鏡都會有比較大的入射角,因此在此類鏡頭表面的真空蒸汽沉積鍍膜實際效果會變得更加惡劣,這種情況只有通過亞波長結構的鍍膜才能接近完美地給予解決。

在光學領域,空氣的光折射率基本等于1,而光學玻璃的折射率從1.4覆蓋到1.9。當兩種折射率不同的媒介物質緊密結合于一個平面,如果有光照射在這個平面時就會發生折射和反射。因此從理論上講,如果在兩種折射率不同的物質之間有一段空間能夠用于減小折射率的差值,也就是讓兩種物質“緩慢而和諧”地融合在一起,那么鏡頭表面的反射光就能夠被消除,同時也可以為折射光留下傳播路徑。

為此而誕生的SWC看上去是一層很薄的鍍膜,不過到了納米數量級時,可以看出SWC的微觀結構其實非常復雜。在鍍膜表面最外側空間,空氣比鍍膜材質占的比例空間要多,但是越往下層走則鍍膜的密度越大,空白空間逐漸減少。這樣通過兩種材質的漸變過程,光線不會直接照射在一個鋒利的“平面”上,而是經過一系列緩沖層才會進入下層透鏡,這樣就達到了減少光反射的目的,也就是亞波長結構鍍膜的工作原理。


SWC涂層示意圖

 

 

佳能首支應用了SWC的攝影鏡頭是EF 24mm f/1.4L II USM,它解決了長久以來大曲率透鏡的蒸汽沉積鍍膜效果不佳、鏡頭結構受反光效果限制、鬼影眩光根深蒂固等諸多問題,為鏡頭設計師們設計鏡頭提供了很大的便利。

3.氟涂層保護鏡頭遠離塵土

雜物粘貼在鏡頭表面的頻率和力度取決于透鏡帶靜電多少、鏡片潮濕程度等等因素。靜電是在機身放電的同時鏡頭表面同時也附帶上一些帶電粒子,而透鏡表面的濕潤程度則根據鏡片材質和形狀差異而互不相同。使用氟涂層可以有效抑制鏡頭附帶的靜電,同時還能加強鏡片的厭水性質。含有氟涂層的多層鍍膜鏡頭可以非常容易地清理掉表面灰塵和水漬,一般情況下只需要氣吹和干抹布即可擦除灰塵、潮氣和指紋而不必動用危險的專業清洗溶劑。氟涂層不粘雨水,透光性能也與傳統鍍膜相同。EF鏡頭上的氟涂層全都安置在透鏡元件多層鍍膜的外側。

 


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