不可不知|镜头镀膜那些事

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不可不知|镜头镀膜那些事

2024-07-17 06:41:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、镜头镀膜的发展和作用

▲蔡司Otus 55mm f/1.4镜头上的T*镀膜

当你在光线下观看镜头表面的时候,经常能看见深红、深蓝、深绿等颜色的反光,这层色彩就是镜头镀膜所造成的。实际上镜片表面的镀膜层本身是无色透明的,只有没有透过镜片的光线会被反射回来,形成了人眼可见的反光。

1892年,英国人H. Dennis Taylor(著名的Cooke-Triplet结构发明者)偶然发现,烧过的望远镜物镜表面经风化出现紫色薄膜,和普通透镜相比能通过更多的光线。这个新发现使人们知道了膜层作用,并产生了最早的镀膜技术。

▲未镀膜光学元件光线反射示意图

20世纪30年代,镀膜技术开始被广泛地应用到镜头制造当中,1935年,卡尔蔡司耶拿(Carl Zeiss Jena)的亚力山大.斯玛库(Alexander Smakula)发现,当光进入或离开一个透镜,一定比例的光会从边界反射。根据所使用的玻璃类型,反射光的比例通常是4%和8%之间,并且由于透镜的数量不同,总的光损失可以达到50%以上。因此他在真空中加热蒸发低折射率氟化物薄膜,制造了一款名为“T”的镀膜,利用光干涉的原理来减少镜片表面多余的反射光,从而大大提高了镜头的透光率。同时减轻眩光,提高影像的清晰度。不久之后,徕卡公司在Summitar 50mm f/2镜头上率先开始使用镀膜技术。

▲光学镀膜抗反射示例

但是30年代所使用的主要是化学镀膜法,这种方式必须严格控制化学溶剂剂量和反应时间,造成成品率极低,而且不能进行多层镀膜。到了6、70年代,物理镀膜技术开始出现,这种方式的镀膜精度更高,更加均匀。各个厂家都在自己的镜头上积极尝试这项新技术,世界三大镀膜技术:蔡司T*镀膜、富士EBC镀膜和宾得SMC镀膜最早就是在那时出现的。而目前佳能和尼康两大厂家则分别采用了SWC(亚波长结构)镀膜和NCC(纳米晶体)镀膜。这些镀膜都是多层镀膜,像蔡司的T*镀膜中的“*”即为多层的意思。

▲采用了SWC(亚波长结构)镀膜的佳能EF 200-400mm f/4L IS USM EXTENDER 1.4X镜头

我们应该感谢这些厂家们的探索精神,不同厂家的镀膜不但提供了不同的抗反射能力,而且镀膜也针对自身的镜头进行了矫正,因此才会出现一批拥有独特“味道”的镜头。此外除了帮助镜头减少眩光和增加透光率,多层镀膜技术的发展还使得十多片镜片依然能拥有较好的透光率,造就了现在大量高倍以及大孔径变焦镜头。

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二、镜头镀膜的保护和清洁

▲ZEISS T* UV 镜

镜头最外层的镀膜虽然具有一些保护作用,日常偶尔被手触碰到或者简单清洁镜头不会造成镀膜太大的损害。但是它的厚度仅有0.1纳米左右,太过强力的摩擦就会造成镜头镀膜的损坏,影响拍摄效果。(注意:如果镜头镀膜损坏了,在光线下你可以在镜头表面看到不规则的彩虹色反光。)因此首先要做好的是镜头镀膜的保护,这时候需要使用的就是UV镜/保护镜。

▲B+W XS-PRO MRC NANO UV镜

▲罗敦斯德 HR-Digital UV镜

UV镜全称为紫外线滤光镜,现在许多UV镜同样也和镜头一样使用了镀膜,来保证UV镜也有足够强大的透光性能。UV镜能减少紫外线引起的蓝色调,不过现在数码相机的CMOS不像胶片一样对于紫外线十分敏感,所以更多的还是起到保护镜头的作用。

在选择UV镜的时候,不宜选择价格较为低廉的产品,这些产品一般来说质量较差,对成像影响很大。有的甚至直接使用普通玻璃制造,不但透光量不如光学玻璃制造的产品,还会造成暗角等问题,尤其是在逆光条件下更容易出现眩光问题。所以在购买UV镜时可以考虑一些原厂的产品,如ZEISS T* UV 镜就能很好的兼容蔡司的镜头。而在选择副厂UV镜时, B+W和罗敦斯德的UV镜质量较好,能在保护镜头的同时保证对画质影响最小。其中B+W的XS-PRO MRC NANO系列UV镜和罗敦斯德HR-Digital系列UV镜(都使用黑色包装)具有很好的耐擦拭能力,如果弄脏了可以使用水和纸巾进行临时清洁。

▲肯高Zeta Protector保护镜

当然还有另外一个选择就是使用镜头保护镜,有别于传统意义上的UV镜,保护镜拥有更大的透光率并且减少了滤镜和镜头直接的反射,目前比较实用的是肯高Zeta Protector保护镜。

▲镜头清洁示意图

不过即使有UV镜、保护镜进行保护,镜头镀膜还是难免遇到进灰或者指印等污染,这时候就需要你进行镜头清洁了。如果镜头表面只是有一些浮尘,建议使用带有单向气阀的气吹进行简单地处理,但是严禁直接用嘴吹灰尘,一旦造成唾沫粘在镜头表面就更难处理了。一旦一遇到气吹无法清洁的痕迹或者灰尘,建议使用镜头布或镜头纸进行处理,在清洁时注意不要用力摩擦镜头表面,而是使用镜头布或者镜头纸端轻轻擦拭以免损坏镀膜。当然还有一个更好的选择就是使用镜头笔顺时针擦拭镜头表面,每擦拭一次就使用气吹吹去浮尘,如此反复五六次。慎用镜头清洁液,尤其是强力的酸碱清洁液会对镜头镀膜带来无可避免的腐蚀。

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三、世界主要镜头镀膜

1 )蔡司T*镀膜

▲蔡司T*镀膜

蔡司公司在1972年9月的西德科隆览会上,推出有多层镀膜的T* Distagon、T* planar、T* sonnar等合计16种镜头,这也是T*镀膜第一次亮相。不过早在1939年,也就是T镀膜刚刚被发明不久,蔡司公司就实现了两到三层镀膜技术。

▲使用蔡司T*镀膜的镜头们

镀膜过程是在高真空中多层材料的气相沉积,以每六层左右的层中加入约1 / 10000毫米,因此需要精密的工艺和强大的技术支持。不过有一个误解就是蔡司T*镀膜有确定的镀膜层数,但实际上并没有明确的准则来堆焊镀膜层。蔡司T*镀膜是一种不断调整以适应新的玻璃材料和要求的技术,随透镜而变化。

▲索尼RX1RII和RX100M4的取景器上都使用了T*镀膜,同样使用的机器还有索尼A7RII和A7SII

目前的蔡司T*系列镀膜已经发展为一个庞大的门类,被广泛应用在蔡司的相机镜头、电影镜头、望远镜系统和工业仪器上,甚至在索尼相机的取景器上都能看见它的身影。其中最先进的是使用在蔡司电影镜头上的T*XP镀膜,拥有T*系列镀膜中最为强大的抗反射能力。

▲蔡司T*XP镀膜

2)富士EBC镀膜

▲富士龙55mm f/3.5 Macro,第一枚使用EBC镀膜的镜头

1971年,当佳能和徕卡公司止步于7层镀膜而无法取得突破时,富士就已经使用EBC(电子束镀膜)技术制造出可达11层镀膜的镜头,并且在第二年就将这种技术应用在富士龙55mm f/3.5 Macro镜头上,之后的富士镜头无一例外地使用了EBC镀膜技术。当然,从EBC到Super-EBC,再到现在的HT-EBC,加上全新的Nano GI纳米涂层,富士的镀膜技术也在不断地改进之中,而且除了135系统之外,富士的EBC镀膜也广泛地应用在他的中画幅和大画幅镜头上。

▲使用富士SUPER EBC镀膜的富士龙镜头

3 )宾得SMC镀膜

▲使用宾得SMC镀膜的太苦玛镜头

实际上在世界三大镀膜技术中,宾得是最早实现七层镀膜的技术的厂家。1969年,宾得的前身日本旭光学公司与OCLI公司(Optical Coatings Laboratories Inc)合作完成了世界相机史上最早的7层防反射膜。在1970年的德国科隆博览会上宾得公司正式发表了SMC超级镀膜技术,次年宾得把这个镀膜技术实现商品化。SMC镀膜的反射率极低,仅有0.2%,透光率能达到99.8%,搭配优质的太苦玛镜头很快引起了摄影师们的关注。当然到了21世纪之后宾得又开发了新的、针对数码进行优化的HD镀膜,但是仍然有摄影师对于使用宾得SMC镀膜的镜头情有独钟。

▲宾得SMC镜头反射率对比图

4)佳能SWC(亚波长结构)镀膜

▲首支应用SWC镀膜的镜头 佳能EF 24mm f/1.4L II USM

佳能大部分镜头都经过真空蒸汽沉积镀膜处理,可以在很大程度上减少眩光和鬼影。但是蒸汽镀膜也有个常见问题,即当光线入射角增大时防反光效果会降低。一般曲率较小的透镜都会有比较大的入射角,在此类镜头表面的真空蒸汽沉积镀膜实际效果会变得更加恶劣。因此佳能采用了SWC(亚波长结构)镀膜来解决这类问题,基本原理即为使光线通过一定的的“缓冲区”层层减弱后再接触镜面,起到反射光线的效果。

▲SWC(亚波长结构)镀膜结构示意图

5)尼康NCC(纳米晶体)镀膜

▲采用NCC镀膜的AF-S 尼克尔 24-70mm f/2.8E ED VR

尼康目前具有三种镀膜技术,分别为集成镀膜(NIC)、超级综合镀膜(SIC)和纳米晶体镀膜(NCC)。纳米晶体镀膜技术是目前尼康所有镀膜技术中效果最好的一个,主要技术是使用一层平滑的纳米晶体涂层改变折射率来降低反射光,保证镜头具有极少的鬼影和色差。去年发布的AF-S 尼克尔 24-70mm f/2.8E ED VR就应用了这种技术。

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