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镜头的构成——透镜 透镜的种类 1) 凸透镜:
又称“正透镜”、“会聚透镜”,按形状的不同,分“双凸透镜”、“平凸透镜”和“凹凸透镜”。相信大家都对此非常了解,就不赘述了。
2) 凹透镜:
又称“负透镜”、“发散透镜”,按形状的不同,分“双凹透镜”、“平凹透镜”和“凸凹透镜”。
3) 非球面透镜:
光学透镜通常是制成球面状的,从透镜中心到周边有一定的曲率,这种透镜称为球面透镜。而非球面透镜的镜面则是从透镜中心到周边曲率作连续变化的,非球面透镜又有单面和双面两种。当镜头使用了非球面镜片之后,可以有效地克服“球差”(当使用球面镜片的时候,会不同程度的存在一定像差,这个像差称为“球差”)。其主要优点有以下几个方面;a.由于可以克服“球差”,可制成大孔径的高像质镜头,目前一般高档的镜头里都含有1片或1片以上的非球面镜片,这也是判断镜头品级的因素之一。b.全面提高成像质量。c. 减少镜头的重量和长度,有利于镜头的小型化。
非球面透镜原理
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[ 非球面透镜原理:一般相机镜头若是采用球面镜片(Sphericallens)时,所形成像差是因为当不同波长的光线以平行光轴入射后镜片上不同的位置时,在底片或数字传感器上不能聚焦成一点,因而影响影像的品质。使用球面镜的投影是开放分散的圆。非球面镜片改变了镜片呈现非球面的弧度,从镜片边缘看,你发现坡度不是完
美的弧形。要选用哪种弧度,二次、三次曲线、甚至更高阶层的计算公式,各家制造商都有其专利的计算方式。总之这些设计与计算就是方便光线入射到非球面镜面时,光线能够聚焦于一点,消除各种像差和畸变(枕状或桶状)。这点特别适用于广角变焦镜头,能有效消除因广角造成的畸变。

非球面透镜原理图
4) 低色散透镜:
a. 佳能的萤石镜片和超低色散镜片(UD):萤石镜片是用人工方法将氟化钙经过结晶而得到一种光学材料来制成的,是首先由日本佳能公司开发设计的。但是由于萤石镜片的成本太高,稍后佳能公司又开发出另一种由光学玻璃混合专利氧化物的替代品,取名为超低色散镜片(UD -UltraDispersion)以及更进步的(SuperUD)镜片,通常来说,两片超低色散透镜相当于一片萤石镜片,而一片SuperUD透镜可提供相当于一片萤石镜片的效能。采用这两种透镜制成的镜头具有很强的抗色散能力,色差非常小,能显着地提高影像清晰度,特别是使用在长焦镜头的时候更为明显。

佳能第一支采用萤石镜片的镜头 FL-F300 F5.6
. 尼康的超低色散镜片(ED):是由尼康公司在1972 年研制成功的,命名为(ED - Extra-low Dispersion),不仅拥有极佳的锐利度表现,而且抗色差的性能不逊于 Canon 的 UD 系列镜片。

尼康 AF300mm/f2.8 远摄镜头(蓝色标示的镜片为ED镜片)
c.腾龙的低色散镜片(LD):是由日本腾龙公司开发的新一代抗色散镜片技术(LD-- LowDispersion)。此外,腾龙公司还研究出一种特别处理的树脂非球面表层,通过粘贴的方式附在LD玻璃镜片上,形成LD-非球面混合镜片,一举解决掉抗色散与变焦变形两大困扰。

腾龙AF 70-300/4-5.6 LD
每个镜头的说明书上都为用户标明了镜头透镜的“片组”情况,比如8组10片、4组6片等,这就是镜头的光学结构。“片”是指透镜片的总数,“组”是指透镜的组合情况,单独的一片可称为一组,2片或2片以上粘合在一起的也为一组。参见下图:
此镜头结构为8组9片
现代相机的镜头结构
镜头的“片组”不仅影响着成像质量,也与成像性能有关系。对同样性能的镜头来说,一般认为“片组”数多一些的消除像差情况就好些,成像质量也高一些。但对性能不同的镜头来说却不然,例如变焦镜头和定焦镜头,变焦镜头的片组数都要多于定焦镜头,但成像质量却不如定焦镜头。
镜头的镀膜 “镀膜”又称“加膜”,是现代镜头必不可少的一道工序,我们经常看到镜头的表面呈现不同的颜色,例如蓝紫色、暗绿色和淡红色等,都是镀膜后的结果。镜头镀膜的主要作用是提高通光能力,从而提高影像质量。

佳能镜头反射的红
紫光
1) 镜头为什么要镀膜?
这是因为任何物体对光线都有反射作用,连无色透明的玻璃也不例外,差别在于光线的角度是否会形成反射效果。对于理想状态下的镜片而言,光线能够完全透过镜头,并正确的在底片或数字传感器上完全聚焦。然而,事实上却是每一种镜片都受到自身物理因素的限制,导致像差的产生,所以,由众多有“问题”的镜片所结合而成的镜头是不可能让理论上所有各种角度的光线完全穿过。为了弥补这项缺失,镜片研究者开发了在透镜表面镀上一层膜来增加透光效果。
2) 单层镀膜和多层镀膜
镜头的镀膜有单层和多层两种,以多层为佳。单层镀膜只能对某一种波长的色光起作用,而多层镀膜则能对多种色光起作用。所以,多层镀膜提高透光能力的作用就要大的多。举例来说,一支7片6组的标准镜头,不加镀膜的透光率也就是59%,单层镀膜为81%,而多层镀膜就高达97%,所以多层镀膜对于镜头的通光量来说无疑是至关重要的。一般镀膜的标识是“MC”,在某些镜头的镜头圈上有标示。

采用超级多层镀膜技术(SMC)的尼康 AF 35-70/2.8D镜头
3)镀膜的保养
一般来说,镜头最外层所镀的通常是硬膜,用以保护一般的手摸或清洁镜头时不会对其 造成危害。尽管这层膜具有保护作用,但实际上其厚度可能仅有0.1mm,太过强力的擦拭很可能会破坏这层膜的平整性,进而影响拍摄效果。所以,对于多层膜镜头的清洁要特别注意以下几个方面(同样适用于外置滤镜片的清洁):
a. 清洁液的选择:一般用无水酒精或乙醚(或两者的混合液)。如果必须用水清理,则需要寻找离子水或纯水,不然会留下水斑。
b. 清洁布的选择: 可以用脱脂棉。如果有脱落的纤维留下,用气球吹掉即可。皮革或布类产品,尽量少用。因为,这些可重复使用的东西,当空气中有极细小的砂粒或硬物沉积在上面时,再次使用时很可能会把膜刮伤。
c. 如果镜头沾上了指纹,油脂或是保存不当引起发霉,无法利用上述的方法清洁。最好拿到相机店中,利用超音波清洗法清洁。
d. 千万不要使用强力的酸碱清洁液,最外层的镀膜虽可耐酸碱,但因厚度薄,承受能力有限。
e. 一旦镀膜被破坏,在光线下可以看到一些不规则的、彩虹般的反射。这一点可以用作购买二手镜头时的参考。