深度解密佳能單反鏡頭三大鍍膜技術(shù)

鏡頭鍍膜是利用真空蒸汽沉積技術(shù)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(hù)鏡頭。

超級(jí)光譜鍍膜

當(dāng)光線經(jīng)過鏡頭時(shí)，約有4%-10%的光線被反射，這將導(dǎo)致在成像中嚴(yán)重的光損耗。同時(shí)，光線又會(huì)在鏡頭內(nèi)部重復(fù)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(lǐng)域，佳能研發(fā)了多種類型的多層鏡頭鍍膜，可以根據(jù)不同鏡片所需要的不同反射率來進(jìn)行分別加工。

圖1 未鍍膜光學(xué)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(zhì)的玻璃，由于其含有的某些成分會(huì)導(dǎo)致這種玻璃對(duì)藍(lán)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(huì)顯得發(fā)黃。為了消除這種色差，佳能的工程師們會(huì)在鏡頭不產(chǎn)生額外眩光及鬼影的基礎(chǔ)上，另加上一些比如琥珀色、青色、紫色或藍(lán)色的鍍膜來保證不同型號(hào)的EF鏡頭全都能夠拍攝出相對(duì)平衡的顏色。

圖2 超級(jí)光譜鍍膜反光特性對(duì)比

事實(shí)上，每一支EF鏡頭都被鍍上了符合佳能基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的鍍膜(此標(biāo)準(zhǔn)比國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的設(shè)定更加嚴(yán)格)，稱為“超級(jí)光譜鍍膜”。“超級(jí)光譜鍍膜”擁有超高的透光率，能夠過濾紫外線，并且經(jīng)久耐用。

SWC新型防反光鍍膜

SWC(亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)鍍膜)是一項(xiàng)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(jīng)經(jīng)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(gè)常見問題，即當(dāng)光線入射角增大時(shí)防反光效果會(huì)降低。一般曲率較小的透鏡都會(huì)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(shí)際效果會(huì)變得更加惡劣，這種情況只有通過亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的鍍膜才能接近完美地給予解決。

圖3 SWC涂層示意圖

在光學(xué)領(lǐng)域，空氣的光折射率基本等于1，而光學(xué)玻璃的折射率從1.4覆蓋到1.9。當(dāng)兩種折射率不同的媒介物質(zhì)緊密結(jié)合于一個(gè)平面，如果有光照射在這個(gè)平面時(shí)就會(huì)發(fā)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(zhì)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(zhì)“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(shí)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(shù)量級(jí)時(shí)，可以看出SWC的微觀結(jié)構(gòu)其實(shí)非常復(fù)雜。在鍍膜表面最外側(cè)空間，空氣比鍍膜材質(zhì)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(zhì)的漸變過程，光線不會(huì)直接照射在一個(gè)鋒利的“平面”上，而是經(jīng)過一系列緩沖層才會(huì)進(jìn)入下層透鏡，這樣就達(dá)到了減少光反射的目的，也就是亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)鍍膜的工作原理。

佳能首支應(yīng)用了SWC的攝影鏡頭是EF 24mm f/1.4L II USM，它解決了長(zhǎng)久以來大曲率透鏡的蒸汽沉積鍍膜效果不佳、鏡頭結(jié)構(gòu)受反光效果限制、鬼影眩光根深蒂固等諸多問題，為鏡頭設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)鏡頭提供了很大的便利。

氟涂層保護(hù)鏡頭遠(yuǎn)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(jī)身放電的同時(shí)鏡頭表面同時(shí)也附帶上一些帶電粒子，而透鏡表面的濕潤(rùn)程度則根據(jù)鏡片材質(zhì)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(shí)還能加強(qiáng)鏡片的厭水性質(zhì)。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?dú)獯岛透赡ú技纯刹脸覊m、潮氣和指紋而不必動(dòng)用危險(xiǎn)的專業(yè)清洗溶劑。氟涂層不粘雨水，透光性能也與傳統(tǒng)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(cè)。

從結(jié)構(gòu)上消除內(nèi)反射

除了使用鍍膜技術(shù)來消除鬼影和眩光外，佳能同時(shí)也致力于從鏡頭結(jié)構(gòu)的層面來避免鏡頭內(nèi)部的多次反射，比如在設(shè)計(jì)鏡筒結(jié)構(gòu)時(shí)，每一處位置的獨(dú)立透鏡都被設(shè)計(jì)成不會(huì)對(duì)其他鏡片造成影響的結(jié)構(gòu)。

圖4 EF鏡頭內(nèi)部植絨以減少反光

另外，靜電植絨技術(shù)也是消除光線反射的有效手段。該技術(shù)是利用靜電植絨工藝直接在需要進(jìn)行防反射處理的位置鋪上一層極細(xì)微的絨毛，從微觀的角度來看，絨毛與接觸面垂直。這項(xiàng)工藝在長(zhǎng)焦或超長(zhǎng)焦定焦鏡頭中已經(jīng)卓見成效，而在變焦鏡頭和遮光罩內(nèi)側(cè)，它也正充分發(fā)揮著減少雜光反射的作用。

圖5 防眩光光圈位置

除了植絨措施，依靠不同的結(jié)構(gòu)規(guī)劃來減少內(nèi)反射也是不可或缺的設(shè)計(jì)。從圖中可見鏡頭內(nèi)部有不少阻光槽和刀型片遮蓋住了大量鏡筒內(nèi)潛在的光反射面。阻光槽刻在鏡片的寬邊上，并且透鏡側(cè)面也進(jìn)行了防反射涂層加工。這些操作同時(shí)也運(yùn)用在了其他各種葉片上，例如電磁驅(qū)動(dòng)光圈的葉片邊緣就經(jīng)過了鍍膜，減少反射的同時(shí)還能起到潤(rùn)滑緩沖元件的作用。