Nikon 近日公布了一隻新的 鏡頭 技術宣傳影片,分別解析了當前 Nikkor 鏡頭裡可能應用到的新舊技術,不僅能讓消費者更好地了解 Nikkor鏡頭 ,也能幫助攝影玩家們溫習一遍關於 鏡頭構造 和 光學 的一些基礎知識,你準備好做功課了嗎?

鏡頭結構小剖析

一顆相機鏡頭裡面,究竟有哪些常見的構造呢?在看鏡頭介紹時,常常會聽到採用某某鏡片和某某馬達,還有某某防手震機制等,這些究竟有什麼具體的效果呢?Nikon的這個宣傳影片以單項介紹的方式,簡單分析了鏡頭中重要的一些構造元件,及其對應的功能,即便不是N家的用戶,看了也能又一次了解鏡頭的結構知識。


VR光學防震機制

現在數位單眼鏡頭,尤其是焦段較長的鏡頭,往往會搭載光學防手震機制,增加使用者成功拍攝的容易度,而Nikkor鏡頭所擁有的光學防手震系統,以Vibration Reduction的縮寫VR表示,大家一般在鏡頭名稱上看到VR,即表示該鏡頭搭載光學防手震功能。

Nikon VR技術採用浮動式鏡片模組運作,來修正晃動產生的影響,針對不同焦長的鏡頭,所配置的VR模組不同,不過影片中顯示目前VR模組最強能補償4.5級快門速度,就拿AF-S NIKKOR 800mm f/5.6E FL ED VR來說,安全快門至少應為1/1250s,但有了4.5級光學防手震來補償,則安全快門可退到約1/80s,即便以1/80s進行手持拍攝,仍保有相同的成功率。

▲圖片截自影片。


Nikon VR技術採用浮動式鏡片模組運作,來修正晃動產生的影響。(圖片截自影片

關於安全快門的計算

理論上,一般以鏡頭(等效)焦距的倒數為安全快門,如50mm的全片幅鏡頭的安全快門應為1/50s,然而在傳統快門檔數中並無1/50s的快門數,此時應就近取較高的快門值1/60s。不過現在不少數位相機中的快門檔數在各級間又有1/2、1/3級更細的切割,因而相機內可能會有1/50s的快門數可調整,故安全快門的值的選擇也需對應相機機身參考選擇。

至於防手震的補償級數,計算上一級等於一倍的快門速度,如3級防手震,則可將原來只有1/60s的安全快門數提升到1/7.5s,不過一般相機內不會存在1/7.5s這種快門速度,若結合傳統快門速度檔數參考,則可取1/8s。

再次提醒,安全快門值是個參考值,在用公式計算之餘,還是需要結合傳統快門數或相機機身內的快門檔數來選擇,因此並非一個絕對的數值。

 

SWM超音波自動對焦引擎

現在的DSLR的鏡頭大多支援AF功能,而鏡頭中的自動對焦驅動,各廠也有各自不同的馬達。當前各大廠牌較多採用的馬達類型為超音波馬達,擁有轉速低、扭力強的特性,不用搭配減速機構,就能直接進行驅動,再加上構造較簡單,體型較輕小,較適合用於鏡頭內,也因為轉速低,運轉時的噪音也比較小。Nikkor鏡頭採用的驅動馬達為SWM(Silent Wave Motor)超音波馬達。

▲圖片截自影片。

 

電動圓形光圈葉片

鏡頭的光圈葉片.關係到一顆鏡頭的散景及星芒的呈現效果。一般說來,想要在大光圈下拍出奶油般的散景,最好是能有較多片圓形光圈葉片,交疊出來接近圓形的光圈口徑,能拍出圓形的光斑。另外,對於星芒的追求則又是他話,由於星芒是因光線繞射而產生的效果,不需要太多片光圈葉片,並依據葉片構成的最小光圈口的形狀不同,而有不同的光芒數。若葉片構成的幾何形狀是個偶數角形,其星芒數則會等於該偶數;若葉片構成的幾何形狀是奇數角形,則其星芒數會是該奇數的兩倍。

Nikkor鏡頭採用電動式光圈葉片,能更快速更準確的縮放光圈,完成拍照。

圖片截自影片。

 

鏡頭鏡筒構造

各廠牌鏡頭變焦鏡頭,依據不同的功能性、不同焦段,往往在鏡筒構造的設計上也會有所不同,例如有的變焦鏡能恆定光圈,有的變焦鏡頭的光圈卻會隨著焦距的變化而變化。此外,像一些望遠變焦鏡頭,也會採取內變焦的設計,在變焦時鏡頭尺寸不會發生變化,也能具有較好的密封性。

圖片截自影片。

 

(下一頁還有更多基礎知識等著你唷!)

螢石鏡片

螢石是一種天然礦石,是氟化鈣的結晶,由於加熱或被紫外線照射時會產生螢光,因此才被稱作「螢石」,它天生擁有折射率和色散現象低的特性,用於鏡頭製作能有效矯正色散,且螢石製成的鏡片相比一般的光學鏡片還比較輕量化,多用於高倍顯微鏡、望遠鏡、望遠鏡頭等產品的製造中。然而,天然氟化鈣結晶通常體積較小,並還可能參雜雜質,而鏡頭製造需要較大片的螢石材料,故現在鏡頭採用的螢石鏡片多是人工結晶來生產螢石。只是,人工螢石的造價不斐,由於質地並不十分堅硬,比較容易刮傷,對於加工製造的技術要求較高。一直以來螢石鏡片似乎成為Canon鏡頭技術的主要賣點之一,不過去年起Nikon亦開始在超望遠鏡頭中採用螢石鏡片,像今年推出的AF-S 400mm f/2.8E FL ED VR及去年的AF-S 800mm f/5.6E FL ED VR都有所應用。

關於色散

一般常見的白光,是由多個不同波長的色光共同組成,但因為這些色光在透鏡中的折射率不同,因此經過透鏡照射下來便會出現各色分層的「色散」現象,而影響鏡頭最終的成像效果。


圖片截自影片。


ED鏡片和超ED鏡片

前文提到,Nikon是去年起才開始在鏡頭產品中使用螢石鏡片來抑制色散狀況的,那在這之前,它旗下的鏡頭沒有特別針對色散現象進行校正嗎?當然不可能。就在早年Canon研發出人造螢石的技術後不久,Nikon為提高望遠鏡頭的成像水準,亦開發出獨家低色散ED鏡片和超低色散ED鏡片,來處理色散現象。


▲相比一般光學鏡片,ED和超ED鏡片具有更好的色散抑制能力。(圖片截自影片)


非球面鏡片

由於光線波長不同、折射率不同,且球面鏡片曲率等因素,都會造成鏡頭成像出現扭曲變形、模糊不清或色暈的狀況,統稱像差。為了校正像差的問題,以往會採取以鏡片組的方式來調整,但是相對來說就會增加鏡頭的體積和重量。而研發了非球面鏡片之後,以它與一般光學鏡片不同的非球面特質,便可替代多片球面鏡頭來對鏡頭的像差補正,得以讓廠商開發出更輕小的鏡頭。

圖片截自影片。


▲非球面鏡片能有效補正像差。(圖片截自影片)

 

高折射率HRI(High Refractive Index)鏡片

前幾年Nikon研發的擁有2.0以上高折射率的鏡片,單片能代替多片球面鏡片,起到彌補鏡片曲率並抑制球面像差的功能,光學性能高且輕小。 BOX關於阿貝數和折射率 評定光學鏡片性能有兩個重要的參數,一個叫做「阿貝數」(Abbe’s Number),一個叫做「折射率」(Refractive Index)。阿貝數是用來衡量鏡片光學色散程度的數值,數字越小,色散程度越大,反之。折射率可簡單理解介質使入社光線產生折射的程度,若折射率越高,則光線射入鏡片時折射的角度越大,反之則折射角度越小。

前文有提到關於螢石鏡片的低折射率,又有提到高折射率鏡片,或許會讓大家納悶,到底是折射率是高比較好,還是低比較好呢?一般提高鏡片折射率,可以縮短焦距,但同時卻也比較容易產生色散的狀況。

▲Nikon的HRI鏡片同時兼具高折射率及低色散的光學能力。圖片截自影片)

 

奈米結晶鍍膜(Nano Crystal Coat)

Nikon金字級的鍍膜技術,以奈米分子大小的結晶粒子塗佈,擁有超低折射率,並比以往多層技術鍍膜更能有效地抑制反射、耀光及鬼影的產生,具有良好透光性的同時,提升鏡頭的成像畫質。有採用此鍍膜技術的鏡頭,鏡身上往往會鑲上金色的N字樣。

關於耀光和鬼影

兩者都是因為強光直接射入鏡頭而出現的現象,耀光是會讓影像中部份死白,或是降低對比度,鬼影則是強光反射的影像倒映在畫面上,出現莫名其妙的光斑。兩者相比,耀光屬於比較有擴散性的反射現象,而鬼影是局部的強光反射,通常會是由於鏡頭上的髒污導致光線不規則反射、鏡頭鏡身內抗反射的功能有限,或鏡頭內部反射而產生。

▲奈米結晶鍍膜,優化鏡頭產品的透光性。圖片截自影片)

▲奈米結晶鍍膜能有效抑制光線反射。圖片截自影片)

 

氟鍍膜(Fluorine Coat)

這是Nikon公開的最新鍍膜技術,採用在超望遠定焦鏡頭AF-S 400mm f/2.8E FL ED VR上,擁有更好的抗污防塵能力,比較好清潔,增加鏡頭的耐用性。

▲氟鍍膜加強鏡頭的抗髒汙功能,油漬、灰塵不容易留在鏡片上。圖片截自影片)

 

延伸閱讀

一次搞懂鏡頭上的焦距、焦點與視角

攝影 基礎 複習題:關於 光圈 你不可不知的7項 知識

攝影冷知識:熱靴與冷靴,你用哪一種?

Canon 虛擬 DSLR 網站,輕鬆搞懂基礎攝影知識

資料來源:Nikon Rumors