镜头的制造工艺及构成材料的几个知识

    一、变焦镜头

    上面讨论的都是定焦镜头。如果镜头使用的透镜数目够多，透镜的相对位置又可以移动，就可以产生不同的焦距，也就是变焦镜头。到了这一步，透镜总数通常都是10多片，但并不是所有透镜都为了提高镜头的锐度。细心的设计，使用高级光学玻璃，可以使变焦镜头的成像相当好，但他们仍比不上好的定焦镜头。

    为达到一定水平的锐度，变焦范围越大，需要的透镜越多。对变焦范围的衡量，通常使用变焦比。一般焦距越长，变焦比可以越大；而广角端焦距越短，就越难提供大变焦比。

    大光圈需要更多，广角需要更多透镜，变焦需要更多透镜，应此变焦镜头通常光圈较小并不奇怪。大部分变焦镜头在f/4左右，可能有些较大到f/3.5左右，有些较小只有f/4.5左右，不过f/4是一个较好的平均值。大光圈变焦头不成比例的巨大、沉重，且更昂贵：从f/4到f/2.8只有一档，但你可能要多花三倍的钱。问题不在广角端，而在于长焦端。一支200mm f/2.8已经很大很贵，而一支70-210mm f/2.8将更大更贵。

   另一条路是选择变光圈变焦镜头。这种镜头的结构比恒定光圈变焦镜头简单，但长焦端的光圈会比较小，而且中间焦段的实际光圈不容易确定，不过使用通镜测光的话问题不大。

    二、远摄和倒置远摄结构（Telephoto and Reverse-Telephoto）

    解决上述两个问题的办法惊人的相似。为了缩短长焦镜头的长度，一组新的镜片－－称为“远摄组”－－被放在主镜组的后面。这就是一个远摄镜头（Telephoto）和一个长焦镜头（Long-focus）的区别。

    另一方面，为了使广角镜头后面有足够空间，一组新镜片加在了主镜组的前面，被称为“倒置远摄”组，因为产生的效果和远摄镜头刚好相反。

    新加入的镜片组只是改变后组与胶片的距离，并不能提高镜头的锐度，甚至会产生负作用。一支普通长焦镜头可以比远摄镜头更锐利，一支普通广角镜头也可能比“倒置远摄”结构的镜头更锐利。因此有些长焦和广角镜头仍在生产，而广角镜头用在单反机身上时必须锁起反光镜，对焦要靠另外的取景器。有些成像质量相当好，比如Zeiss和Nikon的21mm，以及Canon的19mm。不过远摄镜头和“倒置远摄”镜头的方便性是毋庸置疑的。

    三、反差和透镜数量

    你现在可能认为，使用足够的透镜，正确的种类和正确的形状，就可以制造几乎任何镜头。大体上来说，就是这样。但一个不能逃避的事实是，更多的透镜，意味着更低的反差。虽然多层镀膜可以大幅度减小镜片表面的反光，但还无法完全消除，这些反射的杂光降低了反差。

    早期无镀膜镜头在每个镜片表面可以反射百分之五到十的光线，这就是为什么要尽量减少镜片空气接触面的数量。比如，Zeiss 50mm f/1.5 Sonnar只有六个镜片空气接触面，而Leitz 50mm f/1.5 Summarit有十个。Summarit分辨率更高；但Sonnar的反差更大，以至看起来更锐利。

    如今镜片表面的反光率只有大概百分之1.5到0.01。廉价镜头的镀膜效果也较差，而昂贵镜头虽然有较多镜片，但镀膜质量也更高，使得反差更高。

    镀膜使用了光的“干涉”原理，镀膜的厚度必须是光波长的四分之一。显然，一层镀膜只能减弱一种波长（颜色）光线的反射。多层镀膜可以减弱多种波长光线的反射。不管其他厂商怎么说，Leitz看起来应该是早使用多层镀膜的厂家，在五十年代晚期。

    镀膜和多层镀膜似乎使遮光罩失去了以往的重要性，但有些情况下好的遮光罩仍然可以产生惊人的效果。理想的遮光罩应该适于底片的长宽比，并且可调长度。这在大中幅设备中很普遍，但在35毫米系统中几乎没有。有些人把中幅机的遮光罩用在35毫米镜头上。

    四、制造工艺

    无论你的镜头设计的多么好，理论上能到达多么高的水平，如果制造不当，一起都前功尽弃。精确的镜头到胶片距离是明显，也是容易做到的。还有，镜头的组装必须达到不可想象的精确；所有镜片的轴心都必须完全吻合；每一个镜片都必须精确的固定在镜桶上。固定必须非常牢固，不然镜头掉落或受到碰撞时就会改变结构。一支昂贵的镜头将得到非常精密的组装，以及在每一步的测试和试验。一支廉价镜头可能轴线没有完全对齐；或者虽然对齐了，但在日常使用中的碰撞就可能倒置镜片位移。（也就是不抗造。一分钱一分货的道理。）

    对焦机构必须精确和顺畅，并且耐用。光圈和叶片，以及相连接的机构也必须顺滑。所有螺丝和压环必须拧紧，并且保持不变。廉价镜头比昂贵的镜头更容易松动，虽然很大程度取决于你怎样保养镜头。比如说，骑摩托长途旅行，肯定对镜头不利。

    五、材料

    与使用方式比起来，镜头卡口使用的材质并不太重要。即使塑料也没什么不可以，因为那毕竟不是轴承表面，并且如果它的强度足够应付日常的积压和拉伸。轻金属合金可以替代黄铜，如果它们做得当的表面处理（通常是电镀），但钢（除了不锈钢）应该谨慎使用，如果有腐蚀的可能。对于接触面，特别是卡口，较硬的材质如不锈钢或厚镀层的黄铜，显然要比裸露的黄铜或轻金属合金更合适。

    六、计算机辅助设计（CAD）

    计算机辅助设计使现代的镜头更，即使便宜的变焦头效果也可以接受。使用计算机，设计、测试和修改可以在几小时或几天内完成，而以前需要几星期甚至几个月。

    然而，CAD并不总是为了制造可能的锐利的镜头。比如较便宜的镜头，通常在锐度和成本之间进行折衷。聪明的程序仅使用廉价的光学玻璃、小曲率的曲面和球面透镜就可以设计出不错的镜头。但为了得到佳成像，必须使用特殊玻璃、大曲率和非球面等更昂贵的技术。

    《镜头的制造工艺及构成材料的几个知识》吉林省新星亮光电有限公司  

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