|
孤独的摄影人第一季，我尝试性地推出了两篇。可惜的时好评寥寥，反响甚微。很多读者说没有看懂我想表达的内容。其实这两篇都是器材测评。我想表达的意思非常简单：简单、质朴的器材才是最好的器材。看来不做一点炫酷的标题又怎能唤醒大家！这期就变回来吧！ 但是要在现在这个虚浮风气横行的时代，在无知的数据党横行的时代，要讲清楚这一点有多困难啊！请大家谅解我的孤独！ F2.0其实是一个非常大的光圈，极限镜头的重量和体积是个问题 相对孔径是个比值。相对孔径的大小表示镜头纳光的多少。相对孔径的倒数称光孔号码或光圈系数。最大的相对孔径刻在镜头上。1：2.8 比 1：4要好些。 镜头的有效孔径是指通过镜头前镜片的光束直径。通常除广角镜头外，前镜片的直径约等于光束直径，那么镜头的有效孔径就是镜头的最大一级孔径，也就是镜头的最大光圈。镜头的有效孔径决定镜头结像的明亮度，影像的明亮度与镜头通光孔径的平方成正比。镜头有效孔径每增大一倍，影像的明亮度、射入光束的截面积和光通量都增加4倍。 大家不要觉得在50mm镜头上实现F2.0很平常。可是只要焦距略微放大一些，比如75mm。这个规格实现75mm F2.0的只有徕卡一家。再来看看那些相近的大光圈镜头85mm F1.4, 个头都会大到变态的程度。 而我们今天用的75mm镜头也好、85mm镜头也好、90mm镜头也好，大部分都是由双高斯结构的50mm镜头发展变形而来。 对于双高斯的镜头来说F2.0其实已经是极限了。焦距越长，大光圈带来的问题就越多。（原始结构像差等倍放大的缘故）
双高斯与高斯先生完全无关 1817年，才华洋溢的德国数学家、测量地理学、同时也是天文学家Carl Friedrich Gauβ（1777-1855），为了解决哥廷根天文台观测望远镜的像差问题（当时他担任哥廷根天文台的观测天文学者），构思出使用两片新月型镜片（meniscus-shaped）的组合，一片正一片负，这种组合就是高斯结构的起源。1888年，Alvan G. Clark更发现到用两对高斯结构「背对背」反方向组合后，也可以成为一种有用的镜头，这就是双高斯结构的概念开始（Double Gauβ）。 1890年，Baush&Lomb公司投资研发Alavn G.Clark这种结构的广角镜头，一直卖到1898年（但是这样的镜头卖得并不好，后来停止生产）。接着有更多的欧洲光学设计人员开始注意到双高斯结构并开始研发，有的公司的同类产品一直卖到1930年。1930年后，较典型的Double Gauss镜头是ZEISS的Topogon广角镜（视角约90度）；这颗f/6.3的广角镜用于空照用镜多年，是当时的空照标准用镜，变形率很低。 此后，在第二次世界大战期间与战后，挂着各家厂牌的双高斯结构的镜头大量问世，但这些镜头其实都是将Baush&Lomb公司的Metrogon镜头所改良的双高斯镜头。当时Metrogon的Double Gauss 4片结构的新月型镜片曲率很大，容易造成镜片光轴凸向底片，而镜片边缘离底片偏远，而造成画面照度不平均，产生严重的暗角。当时双高斯结构的镜头，需要用中央渐层减光滤镜来搭配使用，以防暗角。 1896年，Paul Rudolph注意到双高斯结构可以帮助他设计出更好的镜头，因为双高斯是对称式的的结构，可以使设计者能减少很多的像差的控制自由度。但是原本的双高斯4片薄形半月镜结构，正与负镜片之间的间隔很大，斜行光线入射的像差（如coma，及astigmatizm像差）会很明显，即使将光圈缩到f/8都很严重。这个问题在Paul Rudolph手中解决了！他把原本薄的新月型负镜（thin meniscus）加厚，这使得正与负之间的镜片距离减小，进而降低了斜射光线所造成的像差。 但是双高斯仍有色差控制问题要解决，Rudolph当时找不到足够低色散的玻璃来抑制（1896年还没有高折射率玻璃），但是他发明了一种设计方式来代替。Rudolph的双高斯结构控制色差的方法，就是将原本加厚的负镜再分成两片，然后再胶合起来。这种方法跟上述加厚凹负镜的两种改良，是Rudolph版的PLANAR的精髓所在！ 这也就是说，双高斯结构中的负镜改由一片凸镜与一片负镜合二为一整片很厚的双高斯结构中的负镜（原来的4群4片变成4群6片）。而这黏合的正镜与负镜使用不同色散率的系数玻璃种类（但折射率选择约相同为1.57），利用其正负相抵的原理使得色散缩减，用以控制色差。其实，这就是Achromat doublet消色差组合的一种运用！Rudolph神奇地想到将此设计放到双高斯的负镜片上应用成功。此举使得原本双高斯结构设计的缺点改善，保留原有的对称优点。 1920年时，Taylor-Hobson公司的Horace. W. Lee发展出与Rudolph不同的设计手法。Lee与Rudolph不同，他采用了折射率较高的冕玻璃，而Rudolph当年是用低折射玻璃，两者的差异是Lee的设计可以将镜头的光圈推到f/2。 在Lee之后，其它的光学设计者也纷纷采用Lee的设计概念，进而衍生出更多的Lee版的双高斯结构。1925年Schneider推出Xenon f/2、1927年ZEISS也推出Biotar 50mm f/2。1931年，Lee更成功地研发出f/2的高速电影机镜头（Speed Panchro），而成为好莱坞电影厂的标准配备。当时类似Lee这类的4群6片大光圈双高斯设计的镜头厂商也陆续出现。 时至今日，几乎所有的大光圈双高斯镜头都是Lee的设计！ 这段结束，我总结一下。其实今天所有的双高斯镜头都基于Horace. W. Lee在20年代完成的设计。 一只镜头的体积和平衡感对于高手来说非常要紧！ 本编辑组小编之前为徕卡范写了一篇《徕卡中焦距大光定史话---第五回，登峰造极18载》，里面说到徕卡SUMMICRON 90mm F2.0很重要的一个贡献就是大幅度缩小了体积。至于如何要紧，要紧到什么程度，我很难用语言来形容了。我想说，您没有买85mm F1.2之前，会充满无限渴望，可是用过90mm F2之后，您没有任何兴趣再去握持85mm F1.2。至少我自己的体验是如此。而有了75mmF2.5以后，90mm F2就很少使用了。我目前的现状是如此。也是我自己经历过的三个阶段的真实感悟。 极限镜头中玻璃的物理问题 极限镜头，比如50mm F1.0，连佳能自己也不再生产了。其光学上的缺点自然不必说了。我想说的是极限镜头在物理上的一些问题。因为设计极限镜头必须仰赖于两种技术，一是非球面镜片，二是实现复消色差所采用的低色散玻璃。现在的广告中很多镜头都强调自己用了多少片非球面镜片，多少多少片ED玻璃。甚至让人感觉到了，没有非球面镜片没有ED玻璃就不是好镜头的地步。数据党们可以数一数镜头中非球面片数来评论镜头的好坏。我不是这样想的。因为大家光注意到了非球面镜片能消除部分球差，而没有注意到非球面镜片的生产工艺带来的问题。 先说说地色散玻璃。为了实现复消色差，最好的材料就是CaF2, 这种称为萤石的镜片几乎成为高档镜头的代名词！ 但是由于萤石价格昂贵、加工困难，各光学公司一直不遗余力的寻找萤石的代用品。氟冕玻璃（FK系）就是其中一种。各公司所谓AD玻璃、ED玻璃、UD玻璃，往往就是这一类代用品。众所周知萤石的物理稳定性和可加工性能是很差的。氟冕玻璃的稳定性如何呢？ 其实和萤石一样，很多特殊色散玻璃物理化学特性都有一些缺点，即易受温度、气压变化的影响，稳定性差。您不可能总在20度的气温、正常气压以及湿度下使用镜头吧？ 如果以最常用的BK7玻璃作为参照物，FK05的热膨胀系数大概是BK7的130%，也就是大了30%。所以也会引起单镜片的焦距变化。我查到的资料显示FK03的热散焦系数大概是BK7的3倍之多。 说白了，其实这些所谓的高级玻璃远远没有您想象中的那么稳定。尤其是FK系的玻璃。 说说非球面镜片。非球面镜片有利于消除球差是不争的事实。可是有很多非球面镜片的制程采用了复合贴合方式，即在球面玻璃表面贴合一层非球面表面，就连徕卡35mm F1.4 ASPH这样高级的产品也采用这种工艺。两种不同材料复合成型，很难保证长时间使用不会产生什么问题。至少我是见过不少因贴合工艺不佳而产生问题的非球面镜头。 在设计的角度上看，非球面具有矫正像差的能力不错，但是根据非球面的像差理论，造初级像差范围内，单个非球面的自由度仅有一个，只能用来矫正一种像差。非球面本身在矫正一种像差的时候也必然会产生其他其他像差。像差的大小由近轴光线与非球面交点的高度来决定。所以运用非球面的时候，必须小心地寻找最合适的光阑位置。 我们如果挑选出当今世界上顶尖设计的几款产品，不难发现，如果是运用非球面的，在很多严谨的设计当中，非球面的运用被严格限制在1个空气接触面之内。而且严格意义上说，非球面对于像差的矫正仅限于无穷远，对于焦距变化时，并不管用。 镜片还是越少越好 我仔细地测试过徕卡SUMMARIT-M 75mm F2.5和奥林巴斯75mm F1.8的差异。说实话，两者在中心区域的分辨率其实没有差异。但是奥巴的镜片足足多到10片。 光学玻璃都需要精密退火，而那些极限玻璃就更要重视这一点。退火过程中的缺陷，往往不是一时能暴露出来的。我曾经拥有一支很高级的镜头。然而多年以后这只镜头只能束之高阁。因为镜片内部出现了大量均匀分布的气泡。经过高手指点，才知道那既不是气泡也不是霉斑，而是内部应力释放而产生的裂纹。如果镜片越少，品控就更加容易。如果不是因为这小小的一片品控不佳的玻璃，我的镜头也不至于就此报废。 怕年轻人说我吹牛。我特地从干燥柜中取出这只镜头，拍摄镜片中的品质问题给大家看看。这种内应力释放的过程非常缓慢，在新品状态下根本无法察觉。 除了容易品控，镜片少的另一个好处就是容易装配。 和题图的徕卡75mm F2.5一样，50mm F2.5也是最传统的装配工艺。大家看看这两个实物剖面，除了玻璃，只有铜和铝两种材料，以最最传统的工艺组合在一起。除了耐用性之外，还有互相抵消热胀冷缩产生镜筒变形的考虑。从这个剖面中您可以看到玻璃均安装在铝制的镜筒上并由铝制压圈紧固。这是出于保持镜座的热膨胀系数大于光学原件热膨胀系数的考虑，可以有效防止光学原件在升温后在镜筒内的轻微滚动。 那些极限镜头，其实都有很大的自重。在正常拍摄位置，难免会受到重力的影响，压迫镜筒变形（镜筒下垂）。所以装配上也带来一些挑战。小一些的光圈，这方面的顾虑自然要少很多。
像徕卡SUMMARIT-M 75mm F2.5或者它的继任者SUMMARIT-M 75mm F2.4这样的优秀镜头，在现代的设计方法帮助下，完全可以不依靠非球面来实现很完美的像差控制。而传统的制造方法带来的稳定性和轻巧的体积、平衡感、以及使用乐趣，是那些所谓的极限镜头难以企及的。 SUMMARIT-M 75mm F2.5之类源于经典设计的镜头，在现代的镀膜技术帮助下，带来的好处就是色彩。色彩在现代镜头中更多地由镀膜的性能来决定。SUMMARIT-M 75mm F2.5的色彩属于非常柔和悦目，且不带过分夸张的那种。 适度的景深 我一再奉劝我的那些朋友们不要去购买非常大光圈的镜头。除了有技术和工艺上的考虑，还有很重要的一个原因就是使用上的考虑。适当的光圈能给予适当的景深。我确信包括我在内，对焦的精确度还是有一定误差的，尤其是抓拍的时候。过大的光圈带来的非常浅的景深非常容易让主体处在焦点外。而小一些的光圈能补偿对焦精度不足带来的困扰。 详细的情形，我推荐大家阅读我写的《APO-TELYT 135mm为啥有个奇怪的光圈 F3.4最大光圈和对焦精度的关系》（想看的私信小编，给链接） 其实为什么要对镜头做保守的选择，还有太多太多的原理。一篇短文又怎能说的清楚。 总之，一个好的镜头是对自己的一种投资，不仅仅是质量上的投资，更是使用乐趣上的投资。 |
|
|
来自： singer0852 > 《digest》
