镜片世界有发展吗?


60

现在,我不是专家,因此,如果这篇文章让您大笑,那就不客气了。据我所知,基本上有两个因素决定着相机照片的潜在质量:

  • 传感器
  • 镜头

我知道传感器技术多年来仍在进步,但是镜头呢?该领域是否有任何发展(例如,光滑的玻璃或其他东西),或者在数字时代之前,镜头技术是否已经完善?

Answers:


63

是。有四个领域的发展:计算机设计,材料科学,功能,最后是我要称呼的类别“别无所求”。

电脑设计

镜头设计始终是艺术与科学的融合。在上个世纪的上半叶,艺术显然是最主要的(甚至对于科学镜头设计者而言)。现在,镜头设计软件将平衡转移到了科学上。当然,在制作具有令人愉悦的渲染效果的镜头时仍涉及艺术,但是科学无疑会有所帮助。每个镜头都是在不同限制条件之间折衷的:光学(像差,锐度,远心,变焦,焦距与变焦),物理(元件数量,大小和重量)和成本(使用的元件类型,制造质量,复杂度)。该软件可以帮助设计人员在预定的可接受标准内创建镜头,并允许他们在花费大量资金确定概念是否合理之前,通过仿真测试该镜头。

该软件既遵循设计软件的一般改进(可能会在Photoshop或任何CAD程序中看到改进),也遵循光学和光子学领域的发展。计算摄影技术的进步使Lytro光场相机在这里有所帮助。这些软件的进步反过来又反映在这种方式创建的现代镜头设计中。

我将对这一类别的制造进行全面改进。也许它值得拥有。现代制造技术使用计算机化的机械来可靠地生产复杂的单个镜片元件,从而使它们的使用成本降低,而以前它们本来是过高的成本。

材料科学

这在三个重要方面很重要。

首先,玻璃杯。不同的玻璃成分具有不同的光学特性,对照相镜头的要求也各不相同-例如,低折射率,低色散和高透光率都很好。制造具有所需性能的玻璃的许多旧方法相当昂贵具有其他严重缺陷。材料科学的进步已生产出具有类似性能的玻璃,但没有这些缺点。情况可能会继续如此。

第二,镜片上的涂层得到改善。这些镜片可用于所有优质镜片以减少眩光,这非常重要,因为周围散射的杂散光会降低图像质量。较新的涂层可以更好,更便宜地做到这一点,并具有其他令人希望的特性,例如防止指纹和灰尘进入。

第三:塑料!除了玩具镜片以外,我们还不能用塑料代替玻璃,但是塑料在镜片制造中越来越多地被金属取代。在某些情况下,这只是为了使它们更便宜而不关心质量,但是,如果良好地使用优质塑料,它们可以使透镜更轻巧,更小,而又不影响产品质量。

特征

我将重点介绍图像稳定,因为这很明显。现代镜头最多可提供5个停靠点,以提供稳定的好处-也就是说,在保持相同锐度的情况下,快门速度可延长32倍。IS的新进展可以适应更复杂和不同类型的运动。由于这里的竞争非常激烈,并且仍有许多想法尚未开发,因此请期待这一领域将继续快速发展。

随着散景(失焦区域视觉质量)已成为越来越重要的因素,越来越多的光圈叶片和带有圆形边缘的叶片变得越来越普遍。此功能在高级人像镜头设计中已经使用了很长时间,但是现在,即使是在低端的“五十年代”,如NikonPentax的产品,它似乎也几乎是必须具备的功能。

另一个例子是采用环形超声设计的更好的镜头内电机。还有一个例子是新型宾得镜头中的离合机构,即使在身体驱动的自动对焦下,它也可以实现全时手动对焦。或者,某些Pentax镜头具有巧妙的内置/可拉出式遮光罩。这与光学设计无关,而是实践创新的一个实例,对摄影师确实有益。

天气密封是另一个功能:对此没有什么特别的创新(也许除了某些材料科学之外),但是将其应用于更多的镜头设计中仍是进步。

随着视频和静态摄影之间的融合越来越多,我们将看到与此相关的更多变化:更安静的操作和无级的光圈设置(而不是局限于传统的光圈或预定的光圈;这允许在拍摄时进行平滑的改变而无需导致曝光跳变)。从非视频的角度来看,可以说其中的许多功能属于下一类,例如,无级光圈并不是真正对静态摄影有很多好处的功能

更好,只是不同

在此类别中:为使数字化受益而进行的更改,以及针对较小传感器的新设计。

对于数字,设计需要考虑到传感器材料在胶片上反射率的增加。这意味着与以前相比,有更多的杂散光反射镜头。此外,大多数传感器对非直射光的容忍度较低,因此远心设计更为重要。

而且,较小的传感器仅意味着镜头可以设计成具有较小的像圈,或者至少具有仅针对中心进行优化的那些重要特性,而不必担心全画幅的拐角。这使得更小,更轻和更便宜的设计仍可提供出色的图像质量-Pentax的DA Limited系列是此处的代言人,而smc DA 15mm f / 4 ED AL Limited是最近创新镜头设计的一个例子,该镜头结合了许多我上面列出的东西。

在此类别中也可以进行其他更改。现在,许多相机都可以对色差和镜筒畸变等镜头缺陷进行自动软件校正。实际上,在某些傻瓜相机和紧凑型可互换镜头相机中,这甚至不是可选的-只是。相机与镜头进行电子通信,并“知道”如何在RAW处理中调整图像,以补偿该镜头型号的特殊问题。这使得镜片设计的折衷参数有所不同:那些可以在软件中轻松校正的因素可以放任不管,而其他所需的特性则超出了原本的标准。目前,重点主要放在尺寸,重量和成本上,但是随着图像处理变得越来越快,看到这种想法也进入高端设计也就不足为奇了。


2
关于“ Not Better,Just Different”类别,我真的希望主要品牌能尽快推出一些不错的APS尺寸的素数。我真的可以选择24mm f / 2。
埃文·克拉尔

4
还有更多的背景虚化比虹膜形状; 现代镜头设计需要做大量工作,以确保离焦的混乱圈是一个模糊的点,而不是一种环形形状(nisen-bokeh)。毫无争议的奶油之王,索尼(Minolta)135mm f / 2.8 [T / 4.5] STF放弃了三分之一的光线,以便插入变迹元件,这是一种放射状渐变的ND滤镜类固醇,以确保散景具有正确的特征(以及10叶虹膜)。较新的镜头会尝试完成相同的功能,而不会产生异物和光损失。

@StanRogers-哦,绝对。我并不是想给人们留下所有的印象,只是这就是趋势的驱动力。
mattdm 2012年

2
@mattdm -它更多的是作为注释而不是批评(就像我的大多数评论一样;我希望人们能够理解这一点)。我只是讨厌将事情编辑成好的答案-我不需要在每期《滚石》的封面上看到我笑脸的表情(关于最后一位编辑的共同信用有些问题,这简直就是困扰我)。

我认为最后一段是“更好”的选择:使用软件获得更大的镜片设计自由度,甚至削减几个竞争维度中的一个似乎都是令人难以置信的进步。
拉斐尔2014年

16

从业余天文学的世界来讲,镜头正在发生很大的发展。目镜和物镜都在使用新奇的玻璃和计算资源来设计校正良好的屈光设备。新的玻璃混合物很少出现,要使形状和特性更好地匹配,需要付出适当的努力,这需要技术技能。

来自美国望远镜制造商Stellarvue的最新新闻通讯讨论了它们与不同类型的玻璃配合使用的方式,从而为旧的设计带来了新的变化。恒星通讯

哦,如果您认识一位业余天文学家,请向他们提及“ Ethos”目镜。它们是最近流行的设计。

从摄影界来看,最近有一些产品提供了较新的镜头设计,这些镜头设计在直角下在CCD / CMOS上提供了更多的光,而在较早的胶片设计下可以适应不同的角度。这些镜头的制造目的是为CCD井提供更好的照明,因此往往被称为“数字”或“数字就绪”。

另外,最近的产品还包括仅利用照亮较小像圈来覆盖较小传感器的镜头。这允许使整个透镜更小并且更便宜。

要了解特定品牌内事物的变化情况,请浏览Bojidar Dimitrov的Pentax K-Mount页面。我建议您看一下素数和变焦镜头的设计在过去几年中如何变化。尽管如此,还是需要光学工程师来描述如何以及为何进行某些更改的细节。

除光学设计外,多年来减反射涂层也得到了改善。它们变得更加耐用和高效。

希望这可以帮助!


4

降低镜片的尺寸和重量似乎是重点关注的领域之一。例如,带IS的新型佳能EF 600mm镜头实际上比以前的非IS轻(5.4公斤对6公斤)。

在较小的焦距下,您会使用衍射光学元件,以制造更小巧,更轻便的镜头,例如佳能的400mm f / 4 DO和70-300mm f / 4.5-5.6 DO。


4

除了这里已经提到的LYTRO光场传感器之外,最近还有其他技术引起了我的注意,例如液体透镜,有机传感器和全局快门。

该镜片的专利至少由奥林巴斯,三星和松下提交(专利页面)。

他们使用电脉冲来改变镜盒内部的液体气泡的形式,在这种情况下,镜盒本身就是镜头元件。

市场上已经有一些这样的镜头,但是它们被用于小型设备,例如网络摄像头(尝试使用液体镜头和驱动器IC),我认为可能要过一段时间才会出现在真正的相机上。

该技术的优点是:

  • 不可变焦或自动对焦眼镜

  • 镜头内的眼镜少

  • 更快的电响应

  • 玻璃上无马达

  • 静音自动对焦模式

编辑:至于有机传感器,我只知道富士会做到这一点,顾名思义,它使用了有机成分,而富士声称该传感器可以超越任何其他FF传感器的质量,更多信息在这里

最后是全局百叶窗,引用:

全局快门可一次捕获芯片上每个光点的所有信息

这意味着它可以使用卷帘快门消除电流传感器的典型影响,例如出现污点,歪斜,摆动和部分曝光。更多信息在这里


哦耶!那是很酷的东西。
mattdm 2011年

3

当然,镜片仍在改进。随着时间的流逝,正在生产的玻璃的质量控制已得到改善,并且对涂层进行了大量改进以减少反射/眩光。

除了实际的镜头元件外,镜头中还有许多其他组件仍在开发中,例如IS / VR系统就是一个很好的例子,近年来,这种系统变得更加智能。

要全面了解镜头所采用的某些高端技术,请查看佳能L系列页面。(是的,这或多或少只是佳能的大广告,但该页面确实包含许多有趣的信息。)

尼康的“ 光学技术”部分也提供了很多很好的信息,但历史却不多(而且不那么浮华)。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.