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(guò)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(guò)加裝具有寬光譜覆蓋范圍的多層鍍膜來(lái)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(jiàn)問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)兩種材質(zhì)的漸變過(guò)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(guò)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(lái)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(wèn)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(lái)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(lái)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(lái)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(jiàn)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(lái)減少內(nèi)反射也是不可或缺的設(shè)計(jì)。從圖中可見(jiàn)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(guò)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。