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佳能降低镜头眩光与鬼影的秘密:asc镀膜

来源:中国摄影报 作者:张雯 发布日期:2018-08-28

佳能于2014年11月公布的ef 100-400mm f4.5-5.6l is ii usm远摄变焦镜头中首次引入了全新研发的asc空气球体镀膜(air sphere coating)技术。那这是什么技术呢?为何时至今日,大多数佳能高端镜头,尤其是长焦镜头中都会使用到这一技术?

简单地说,这就是佳能降低高端镜头出现眩光和鬼影的“秘密”。但要了解asc镀膜,就需要了解佳能目前正在使用的多种镀膜技术,以及眩光和鬼影是如何对画质产生影响的。


asc空气球体镀膜(air sphere coating)

asc镀膜是一种结合现有真空气相沉积多层镀膜及单空气接触面的超低折射率外层的全新防反光技术,能有效减低传统多层防反光镀膜无可避免的眩光及鬼影问题,实现更出色的防反光表现。


多层防反光镀膜:超光谱镀膜(super spectra coating)

当光线进入及离开一片无镀膜的镜片时,在每个空气与镜片间的界面会因折射率的改变造成约5%的光线被反射。这不仅会减少进光量,亦会导致镜片之间的光线重复反射,造成不必要的眩光或鬼影。为了防止这种反射,镜片表面会加入一层防反光的真空气相沉积涂层。而佳能的防反光真空气相沉积涂层称为超光谱镀膜(super spectra coating)。

超光谱镀膜是由多层拥有正确折射率差的薄膜组成(即多层镀膜),利用光线相消干涉(destruction interference)的特性去抵消每层真空气相沉积镀膜边界产生的反射光,有效加强各种不同可见光波长的防反光度(低反射度)。在这些不同涂层的组合中,拥有最接近空气折射率的低折射率涂层会被安排在最外层(与空气接触的一层)以获得最佳的防反光效果。除了防反光以外,超光谱镀膜亦能统一不同镜片的色彩平衡、让不同型号ef镜头的色调特性保持一致。


眩光与鬼影

多层防反光镀膜对与镜片垂直进入的光线最为有效,防反光效果随着入射角度增加而减少,因此在某些情况下仍然会出现无可避免的眩光(flare)与鬼影(ghosting)。眩光和鬼影是由于光线从镜片表面反射到其他镜片或影像感应器而产生于影像上的光学现象。当拍摄时面对强光源例如背光情况,画面上部分地方会雾化变白,此一现象称之为眩光(flare);当画面上不该有光源的地方出现光点聚集时,此一现象则称之为鬼影(ghosting)。

为了进一步改善因反射产生的眩光与鬼影,佳能特别研发出asc空气球体镀膜技术。如前所述,asc镀膜由现有真空气相沉积多层镀膜及一层超低折射率外层组成。其中超低折射率层是一层加入了整齐排列的纳米大小空气球体的薄膜,这个特殊结构能提供远比现有真空气相沉积多层镀膜折射率低的超低折射率。虽然超低折射率层中存有空气,但因为这些空气球体的直径只有约10纳米(nm),比可见光波长更短;加上空气球体的整齐排列,光线穿过时并不会出现散射(scattering)的情况。超低折射率外层令asc镀膜达致比现有真空气相沉积镀膜更低的反射率、提供更优秀的防反光效能。


asc镀膜与swc镀膜

asc镀膜是利用光线相消干涉(destruction interference)的原理去抵消反射光,对于近乎垂直进入镜头的光线最为有效,不过即使入射角度增加,asc镀膜仍能大幅减低传统真空气相沉积多层镀膜无可避免的眩光及鬼影。asc镀膜亦适用于各种镜头,应用较灵活。

swc次波长结构镀膜(subwavelength structure coating)则采用与asc镀膜截然不同的原理去减少反光,这项由佳能研发的先进技术是将无数比可见光波长还要短、仅200-400微米大小的金字塔型结构排列于镜片表面,由于这结构不存在折射率突变的分界面,因此可以逐渐改变空气与镜片之间的折射率以减少入射光线的反射。swc镀膜具有特别优异的入射角度特性,即使面对入射角度特别大的光线仍表现出比asc镀膜更优异的防反射效果。此技术能应用于弧度较大的镜片上,即使是广角镜头大弧度镜片边缘所产生的眩光及鬼影亦能有效抑制。


镜头设计与镀膜

镜头从一开始的光学设计上已经考虑到减低眩光与鬼影的重要性,根据镜头的类型及规格,佳能工程师会在最适合的镜片上采用swc镀膜或asc镀膜消除眩光与鬼影,以提升镜头的影像质素。这就如使用萤石、ud超低色散镜片、研磨非球面镜片或玻璃铸模非球面镜片一样,以镜头整体性能作考虑在适当的位置使用适当的技术。 

 asc空气球体镀膜结构。 

 超光谱镀膜由多层镀膜组成。  

无镀膜的玻璃镜片表面反光率高,将很大部分进入的光线反射了出去。  

多层镀膜(真空气相沉积镀膜)拥有较高的透光率,但仍然会反射部分光线。 

 asc镀膜(超低折射率外层 真空气相沉积镀膜)能大幅减少反射光线,让更多光线进入镜头。  

出现“鬼影”的照片。  

出现“眩光”的照片。


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