一切從鏡片說起 佳能頂級(jí)單反鏡頭探秘

    作為佳能鏡頭技術(shù)深度解析系列的第一篇文章，今天我們將以佳能4大特殊鏡片技術(shù)作為開場(chǎng)。從非球面鏡片、螢石鏡片、UD鏡片、再到DO鏡片，本文將為你詳細(xì)解讀這些在佳能頂級(jí)鏡頭中非常常見的特殊鏡片。

    超精確非球面鏡片

    大多數(shù)攝影鏡頭都是由多片球面鏡組合而成，這種鏡頭只能靠設(shè)計(jì)中對(duì)鏡片曲率的不斷調(diào)試并且整合不同鏡片的相對(duì)位置來獲得接近理想的成像效果。雖然現(xiàn)代電腦自動(dòng)化設(shè)計(jì)和模擬技術(shù)可以使球面鏡的制作精度高而更高，但是球面鏡本身的特點(diǎn)之一就是平行光束在理論上很難精確地聚集在一個(gè)點(diǎn)上，由此帶來大光圈下的成像相對(duì)模糊，超廣角端的圖像扭曲以及鏡頭外形難以進(jìn)一步縮小等問題。為了消除這種弊端，取得更佳的成像效果、更少的圖像形變程度、更小的鏡頭尺寸，唯一的辦法就是使用非球面鏡技術(shù)。

    早在二十世紀(jì)六十年代，佳能已經(jīng)開始開發(fā)非球面鏡技術(shù)，剛步入七十年代時(shí)就已經(jīng)初見成果。在1971年佳能成功地推出了一款商業(yè)級(jí)含非球面鏡元件的單反鏡頭--FD 55mm f/1.2AL。為此，佳能的技術(shù)團(tuán)隊(duì)還獨(dú)立研發(fā)出“極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換測(cè)量系統(tǒng)”以測(cè)量超精度非球面鏡的鏡片。在這項(xiàng)技術(shù)中，被測(cè)量的鏡片置于一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的架子上并圍繞鏡片曲度中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)一個(gè)干涉測(cè)量?jī)x開始計(jì)算被測(cè)鏡片表面與參考球面鏡表面的區(qū)別，測(cè)量結(jié)果被實(shí)時(shí)錄入電腦中，處理出的數(shù)據(jù)反饋回測(cè)量部門。“極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換測(cè)量”技術(shù)的實(shí)現(xiàn)使測(cè)量精度達(dá)到了0.02微米，是光的波長(zhǎng)的1/32。而在隨后多年的非球面鏡片發(fā)展中，這項(xiàng)科技也成為佳能不可或缺的核心關(guān)鍵。

    為了精確加工非球面鏡，佳能也建立起復(fù)雜精細(xì)的工序。鏡片先在高精度控制下進(jìn)行表面特殊形狀打磨，然后進(jìn)行更加細(xì)致的均勻拋光以防破壞非球面鏡片的形狀。起初時(shí)，鏡片表面加工和高精度的球面測(cè)量不得不一次又一次地重復(fù)，因此鏡片質(zhì)量事實(shí)上更像手工制作。直到1974年，佳能開發(fā)出一臺(tái)特殊的加工機(jī)，使得每月非球面鏡片產(chǎn)量達(dá)到1000片以上，以此為大規(guī)模量產(chǎn)鋪平了道路。

    80年代初，佳能投入更多精力對(duì)大光圈玻璃塑模非球面鏡頭進(jìn)行研究與開發(fā)，在85年時(shí)制造出了可以量產(chǎn)應(yīng)用的設(shè)備系統(tǒng)。這種玻璃塑模非球面鏡直接由一部壓模機(jī)在高精度非球面金屬模具的控制下制造成型，既達(dá)到了可更換單反相機(jī)鏡頭的要求，又可以進(jìn)行相對(duì)低成本的大規(guī)模生產(chǎn)。到了90年代，佳能研發(fā)出第四類非球面鏡生產(chǎn)技術(shù)，這項(xiàng)科技實(shí)現(xiàn)了玻璃非球面鏡表面上的鍍膜。

    在EF鏡頭的發(fā)展過程中，這四項(xiàng)非球面鏡加工技術(shù)使佳能的工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)各種鏡頭時(shí)有極大的自由來選擇最合適的技術(shù)應(yīng)用。非球面鏡能夠極大減少球面鏡鏡頭在大光圈下產(chǎn)生的像差，補(bǔ)償廣角端的圖像扭曲并使得小規(guī)模、高畫質(zhì)的變焦鏡頭的生產(chǎn)技術(shù)得到發(fā)展。