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1 # 淡墨青衫9
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2 # 趣味生活咖
鏡頭鍍膜是真空蒸發上去的。舉個類比的列子,燒一鍋開水。把玻璃鏡片靠近鍋口,鏡片上就有一層水蒸氣。如果把鍋裡的水換成化學物質,讓它蒸發成氣體,在讓蒸汽凝結到玻璃表面。鍍膜就完成了。
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3 # 91拍照
光學鍍膜由薄膜層組合而成,它會產生干涉效應來改變光學系統的透射或反射效能。光學鍍膜的效能取決於層數、每層的厚度和不同層之間的折射率。精密光學中常見鍍膜型別有:增透膜(AR)、高反射(鏡)膜、分光鏡膜和濾光片膜(短波通,長波通,陷波等)。照相機鏡頭所用到的增透膜適用於大多數折射光學件,可以增大光通量並減少不必要的反射。
工藝上主要有兩種:
蒸發沉積
在蒸發沉積時,真空室中的源材料受到加熱或電子束轟擊而蒸發。蒸氣冷凝在光學表面上。在蒸發期間,透過精確控制加熱,真空壓力,基板定位和旋轉可以製造出具有特定厚度的均勻光學鍍膜。 蒸發具有相對溫和的性質,會使鍍膜變得鬆散或多孔。 這種鬆散的鍍膜具有吸水性,改變了膜層的有效折射率,將導致效能降低。透過離子束輔助沉積技術可以增強蒸發鍍膜,在該過程中,離子束會對準基片表面。這增加了源材料相對光學表面的粘附性,產生更多應力,使得鍍膜更緻密,更耐久。
離子束濺射(IBS)
在離子束濺射(IBS)時,高能電場可以加速離子束。 這種加速度使得離子具有顯著的動能。在與源材料撞擊時,離子束會將靶材的原子“濺射”出來。 這些被濺射出來的靶材離子(原子受電離區影響變為離子)也具有動能,會在與光學表面接觸時產生緻密的膜。 IBS是一種精確的,重複性強的技術。濺鍍薄膜的性質、均勻度都比蒸鍍薄膜來的好,但是鍍膜速度卻比蒸鍍慢很多。
現在大部分都是後者。其他工藝就不一一列舉了。
上圖,清潔後準備在鍍膜機中準備進行鍍膜的尼康鏡片
光學鍍膜所涉及的製造工藝是勞動和資本密集型的,並且十分耗時。 影響鍍膜成本的因素包括被鍍膜的光學件的數量,型別,尺寸,需要鍍多少層膜以及光學件上需要鍍膜的表面數量。鍍膜採用的沉積工藝對鍍膜成本以及鍍膜效能方面的影響也十分巨大。此外,在這之前還需要做大量的準備工作,以確保每個鍍膜光學件的質量都能達到最高水平。在鍍膜之前,清潔和準備光學件是非常重要的。 光學元件必須具有適合鍍膜粘附的清潔表面。一旦鍍上膜,基片上未預先除去的汙漬就很難被去除了。
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4 # 6K646IKW6I2j
將鏡片放到真空鍍膜機裡的架子上,關上鍍膜機的門,先用機械泵抽真空幾分鐘,然後用油擴散泵抽高真空,抽真空過程中用高壓離子轟擊,將空氣分子從容器壁和鏡片表面去除。然後加熱裝有氟化鎂的坩堝(坩堝上有擋板可以開啟關閉),當坩堝達到溫度後開啟擋板,使昇華的氟化鎂蒸鍍到鏡片表面。鍍膜機上有光電倍增管可以檢測鍍膜厚度,當鍍膜達到厚度後關閉擋板,完成鍍膜。
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為了提高鏡頭的透光率和影像的質量,在現代鏡頭製造工藝上都要對鏡頭進行鍍膜。鏡頭的鍍膜是根據光學的干涉原理,在鏡頭表面鍍上一層厚度為四分之一波長的物質(通常為氟化物),使鏡頭對這一波長的色光的反射降至最低。顯然,一層膜只對一種色光起作用,而多層鍍膜則可對多種色光起作用。多層鍍膜通常採用不同的材料重複地在透鏡表面鍍上不同厚度的膜層。多層鍍膜可大大提高鏡頭的透光率,例如,未經鍍膜的透鏡每個表面的反射率為5%,單層鍍膜後降至2%,而多層鍍膜可降至0.2%,這樣,可大大減少鏡頭各透鏡間的漫反射,從而提高影像的反差和Octavia度。 不鍍膜的鏡頭,其鏡片的透光率比較低,鏡片表面的反光比較嚴重,稱為“白頭”,對光譜中的各種光線都有較強的反射,因此反光的綜合顏色發白; 單層鍍膜的鏡頭,其鏡片表面的反光較弱,它能大大增加光譜中部的黃綠光透過率,只有光譜兩端的紅光和藍光才被反射,因此反光一般呈淡藍紫色; 多層鍍膜的鏡頭,其鏡頭的透光率極高,鏡片表面的直接反光很弱,蓋上鏡頭尾蓋,正對著鏡片玻璃逆光觀看,只見鏡頭內“很黑”,只有從鏡片的側面觀察才可以看到彩色的反光,這種反光多為深紅(大幅增透藍光)、深藍(大幅增透紅光)、深黃(大幅增透藍綠光)和深綠色,其中深綠色的鍍膜可以同時增加光譜兩端的藍光和紅光的透過率,只有光譜中部的黃綠色光才被反射回來,因為這種增透膜的透過率曲線有紅、藍兩個增透峰值,就像兩個駝峰一樣,故又稱為“雙峰膜”。多層鍍膜的鏡頭,其各個鏡片不可能都鍍上同一種增透膜,否則這個鏡頭就會發生偏色。因此,每一個鏡頭的不同鏡片,要根據鏡片所用的材質及其對不同色光的吸收程度,分別鍍上不同特性的增透膜,相互搭配起來,既能使鏡頭總的透光率增加,又能使鏡頭對色光的透過率達到平衡,做到既不偏藍也不偏紅。因此,不同材質的鏡片就要鍍上不同特性的增透膜,所以其鏡片反光的顏色也不可能相同其實我覺得其中很多東西,搞這方面的專業人員也許都不太清楚。就像搞光學鏡頭人不太熟悉機身,搞光學設計的不太熟悉鍍膜一樣。所以都是能有所收穫的。
光學鏡頭的發展,是有兩個停滯期的。一個就是在1860年代到1890年代之間。這個時期,因為玻璃的材質限制,鏡頭沒有啥發展。然後在1880年代末到90年代初,Abbe和Schott發明了現在大家所熟知的光學玻璃。這兩個人都是蔡司公司最早的員工。其中Schott還創立了自己的玻璃公司。現在Schott公司還是世界上最好的光學玻璃生產商之一。
另外一個停滯期,就是1910年代到1930年代。因為鏡頭設計者很快發現,在玻璃和空氣的接觸面,會存在光的反射。一般來說,光每次透過這個表面,都會有4%左右的能量被反射出來。這極大的限制了鏡頭所可以使用的鏡片數量。當時的鏡頭,普遍是4-5片鏡片的設計。偶有6片的,但那都是做了妥協的。所以雖然相差的糾正需要更多的鏡片,但因為反射的存在,鏡片數無法太多。比如50/1.8 70-200/2.8:因為這兩個設計都太成熟,各大廠商區別不大,所以不必說牌子了。可以看到,50/1.8有12個空氣-玻璃介面,而70-200/2.8則有32個。如果在每個介面都會損失4%的光的話,那麼從頭到尾,50/1.8會損失38%的光,而70-200/2.8則會損失70%。這顯然是無法接受的。
在1890年代末,有兩個人,英國的Rayleigh爵士(氬的發現者,獲得過諾貝爾獎)和Dennis Taylor(庫克三片鏡頭的發明人)發現一個奇怪的現象:舊的,鏡片有髒汙的鏡頭,反而比全新的鏡頭更加通透。因此他們都開始了這方面的研究。Taylor甚至註冊了一個化學鍍膜的專利。但他們都沒有取得真正有突破性的進展。是真正讓鍍膜技術走上歷史舞臺的卻是蔡司公司的Alexander Smakula。他在1935年發明了給鏡片鍍膜的適合大規模生產的工藝。這種鍍膜能使反射降低80%。所以二戰時候,德軍的所有光學儀器都比盟軍好得多。這項工藝當時也是德國的最高軍事機密。
鍍膜對降低反射基本有兩個作用。一個是改變折射率。從兩種介質介面反射出去的光,是和這兩種介質的折射率的差的平方成正比的。所以可想而知,鍍膜如果能減少空氣和玻璃的折射率的差,雖然它的存在增加了一個介面,但其實反射回去的光還是減少的。空氣的折射率大概是1.0,而光學玻璃大概是1.5。所以理論上用折射率是1.25的材料做鍍膜最好。但因為這種材料找不到,所以我們通常用折射率是1.38的氟化鎂做鍍膜的材料。因為它不太貴,而且工藝不太難,還很硬。
第二個效果是所謂的干涉效應。簡單的說,就是讓鍍膜只有光的波長的1/4。那麼從鍍膜的前後兩個表面反射回去的光波的相位就會相差1/2波長。很明顯的,它們會剛好抵消。這裡是很簡單的介紹,完整的理解需要一定的量子物理知識。費曼的《量子電動力學》是一本很好的通俗讀物。
然而我們都知道,光是由許多顏色組成的,也就是很多波長。這樣,適合一個波長的鍍膜,對另一個波長就沒啥用。為了解決這個問題,鏡頭設計者想出了多層鍍膜的辦法。對常見的波長都放一個鍍膜層。這樣鍍膜就可以對多種波長起到干涉效果了。這個時候它們之間的相互影響關係就很複雜了,需要計算機用特殊的演算法計算。這也是每個廠家關鍵的技術秘密之一。
奈米鍍膜就是一種特別薄的鍍膜。它是有很多直徑小於20nm的小球構成的。它的好處是,在光線以很斜的角度射進來的時候,還能發揮很好的干涉效果。而傳統的鍍膜通常只是為一個角度設計的。所以奈米鍍膜比從前的技術效果要好得多。但是因為價格非常昂貴,這種技術目前只在高檔鏡頭的少數表面上有應用。比如說20-30個表面中的2-3個。所以雖然它的效果非常好,但作為整體鏡頭來說,效果是有限的。所以下次當你舉起相機的時候,想想看在你的鏡頭裡,有那麼幾微克的東西,少了它,你就啥也拍不出了。