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真能消弭紫边?萤石、ED、UD等特殊镜片解析

更新时间:2019-08-02   浏览次数:

  300mm F2.8版?只做了175只,二手市场根基看不到,比来一次看到时的报价是5万,不外单元是美元……

  而蔡司正在这方面走得更靠前一点,双镜片胶合消色差只能针对红色取蓝色,也就是可见光谱的两头,蔡司出名的APO镜头就是采用的3片复消色差设想,布局图如下:

  但DO镜片的加工难度很是高,导致成本居高不下,70-300mm F4.5-5.6 DO IS的价钱都近万元,基于初代设想的产物大多还了点光源眩光的问题,即即是新镜头也没有完全处理这个问题,由于这就是多层衍射元件先天的不脚,因而佳能现正在也没有太多强调这个本来很黑科技的手艺。

  前几天小胖跟大师讲了讲非球面镜片,有提到小三元里16-35mm和24-70mm都有采用非球面,那可能有伴侣就猎奇了,为什么70-200mm里不带,若是说小小白太老,那2011年推出的F2.8版小白兔里也没有,这又是为什么呢?由于对于长焦镜头来说,球差的影响变小,但响应的,色散色差的问题会凸显出来,并且长焦镜头想要缩短镜头长度,又不想让场曲变得很严沉,通俗镜片明显是做不到这一点,非球面虽然有必然感化但能力无限,这时候需要一个低折射率的特殊镜片来满脚需求。

  以萤石为代表的特殊镜片次要意义就是低色散,所谓色散就是透镜正在折射光线时,分歧波长光线会有分歧的折射率,如上图所示,分歧颜色光线被分分开来,没有法子汇聚于一个点上,从而构成大师耳熟能详的紫边,现实上会按照核心所处光轴分歧而颜色分歧,凡是来说是近端紫红,远端青绿,焦内的高反差区域凡是是紫色,所以才被简称为紫边。

  所以正在长焦镜头里,包罗100-400mm镜头以至400mm以上定焦镜头里,萤石成为不成或缺的特殊镜片,所谓萤石也就是氟化钙结晶,先天就有超低色散的劣势,阿贝数高达95.3(阿贝数越高色散越低),但天然萤石光学本质合用于成像系统的大多体积很是小,并且加工难度很高,化学不变性差,所以现正在都是人制萤石为从。

  所以对于大大都通俗镜头来说,像佳能UD,尼康/索尼ED等采用双镜片胶合的特殊镜片曾经是绝对的支流,佳能16-35mm F4这种大师都很是喜好的适用性镜头就带了2片UD和3片非球面,尼康24-120mm F4也有2片ED和3片非球面。当然也有一些支流大镜头完全没有色差消弭的特殊镜片,好比佳能最新的85mm F1.4,尼康的AF-S 85mm F1.4G等等,而采用脚脚3片ED的索尼85mm F1.4 GM正在色散节制上就远强于前两位合作敌手,当然它的价钱也是最贵的(这并不完满是采用了ED的缘由),所以有没有采用消弭色差的特殊镜片也不克不及当做镜头档次凹凸的论据,只能说是各个品牌有各自的设法吧

  但传感器是根基上动不了了,为领会决这个问题,数码时代只能从镜头开刀,起头大量采用各类方案来处理分歧波长光线折射率分歧的问题,萤石和人制萤石算是最简单的方案,除此之外还有一些脑洞大开的方案,好比佳能的DO镜片,也就是绿圈镜头。

  标注为0的核心纵轴为无色差,横轴则是光波长,可见光波长正在0.38~0.78之间。跟本文起头那张完全没有消色差设想的单镜片比拟,能够看到红蓝两色曾经大大,色散获得无效节制。

  能够很较着地看到3片设想对可见光谱里的大多波长光线都能无效整合,其实这项手艺确实相当品牌设想能力,复消色差对轴向色散的很是无效,由于长焦镜头布景虚化里的轴向色散都是偏绿的,而这恰好是双镜片胶合消色差的软肋,能够看下面的双镜取三镜设想正在焦外色散上的不同:

  这条曲线较着要平曲不少吧,但能够看到即即是如许,从光学系统来看仍然无法做到完全消弭色差,史上色差校正能力最强的镜头仍是来自蔡司(要不怎样说蔡司实的牛X呢),这颗镜头叫Tele-Superachromat 350mm F5.6,附属哈苏CFE系列,1998年蔡司还推出了惊为天人的Tele-Superachromat 300mm F2.8。此中Superachromat也叫超消色差,它的镜片大量采用萤石材料打制,所以价钱上了天,F5.6版二手售价也接近40000元,带增倍镜和筒的好成色版轻松上10万人平易近币。

  最初来对比一下光谱图,蓝色曲线的单镜片色差曲线根基没法看;绿色曲线的通俗双镜片胶合消色差正在可见光谱两头还算不错,但对绿色波长较差;橙色曲线的三片式复消色差曲线的基准纵轴愈加贴合;而红色曲线的超消色差则是更进一步。能够看到从1到2的前进幅度远弘远于从3到4,但成本上后者可就高了很是多。

  有看到不少人辩论为什么时代很少见到紫边,现实上紫边次要是可见光谱长波端,也就是接近紫外取红外端的溢出,而银盐对这个波长光线度很低,所以摄影很少见到紫边。但数字传感器就纷歧样了,它的光谱要来得更宽,虽然镜头本身就曾经可以或许过滤大量紫外光,CMOS滤镜也有降低红色和红外光度,但正在高反差高光比的边缘,紫色溢出也是没法子完全避免,所以归根到底仍是传感器的锅。

  但萤石和人制萤石的成本也不低,所以现正在支流镜头里大多采用的是胶合镜片消色差设想,佳能镜头里的UD、尼康/索尼镜头的ED、腾龙的LD、适马的SLD都是如许的设想,用至多2片镜片互相抵消的体例,实现部门波长光线折射率的正在焦平面上的同一,一般来说是凸凹镜胶合,好比上图就是比力典范的冕牌玻璃凸镜+火石玻璃凹镜组合,光谱图如下:

  所谓DO就是多层衍射元件,保守透镜是波长越短(蓝色)折射率越高,DO镜片则是反过来,使长波长(红色)折射率最大化,然后再共同一片保守透镜来实现“负负得正”,也正因如斯,保守长焦镜头需要脚够长的镜片距离才能色差,DO镜片的插手就能让镜片距离大大缩短,所以绿圈镜头体型都很玲珑。

  能够看到圆形布景灯光的边缘绿色色散要小良多,这就是复消色差的能力,从光谱图来看,复消色差的机能也是目前消费级镜头里最强的: