開發揭祕|105mmF2(T3.2)鏡頭開發

2014年,我們老蛙團隊嘗試著推出60mmF2.8 2:1微距頭和 15mmF4 1:1 超廣角微距頭後,得到很多攝友的支持,且給我們寄予很高的期望,並建議我們開發一款中長焦人像頭,為了回饋攝友們的期望,我們團隊2015年年初就開始認真的調查和討論過這個課題,且著手分析了目前市場上大部分主流的中長焦人像頭, 調查發現,高性能的有德系近年出的大光圈中長焦人像頭,解析力銳度極高,也有傳統的F1.2超大光圈的人像頭,更有使用方便的F1.4-F2的自動頭和便宜的手動頭,素質也層次不齊,高,中,低各個層次的鏡頭都有,一時覺得沒有開發的必要,或者說,就算開發了,也沒有什麼亮點。 但是經過仔細的分析發現,目前的眾多中長焦鏡頭有如下的一些不足。

1) 比如全開銳度不足,解析力不理想,需要收小光圈後才非常銳利。

2) 色散偏大,成像偏軟,焦外尚可

3) 成像焦內銳利,但又出現焦外不柔和,或者有二線虛化現象很多鏡頭都或多或少的存在著一些不足的問題。焦內焦外都很好的鏡頭,但是價格又非常的昂貴,為此,我們也和紅外冰蠶等幾位老師探討這些的問題,大家都提出疑問,那麼我們能否開發出一款焦內銳利,焦外也非常奶油的這樣一款焦內外兼顧的鏡頭呢?最後在冰蠶老師的強烈推薦下,且給我們團隊提出開發鏡頭建議書,我們老蛙團隊成員反覆推敲此建議書,經過團隊成員的反覆商討下,最後決定開發一種叫STF(Smooth Trans Focus) 鏡頭。此鏡頭的特點就是焦內銳利和焦外奶油均能兼顧。通常的理想鏡頭在焦外部分的光線擴散是均等的,所以其虛像的光亮分佈也是均勻的。而STF鏡頭在光圈附近位置上的稱作Apodization Filter(變跡濾鏡)的光學元件,因為中心薄,邊緣厚,使得鏡頭中心部分的通光量較多,而越趨向周邊時通光量較少。為此,在焦外成像部分形成輪廓漸淡,形成比較理想的柔軟虛像。這樣有效的去除了虛化二線,過度自然,焦外非常奶油。

其原理圖如下:

開發揭秘|105mmF2(T3.2)鏡頭開發

因為普通的鏡頭的成像原理原因,如果焦內銳利,那麼焦外奶油在理論上就很難做到理想狀態,如果讓焦外奶油,就如一些DC鏡頭,故意通過犧牲一些畫質,殘留一些像差,來實現焦外柔和的效果,這樣的結果就是焦內無法達到理想狀態。隨著技術的進步,大家對鏡頭的解析力要求越來越高,很多攝友是非常渴望得到一款焦內銳利,焦外奶油的都能兼顧的中長焦人像鏡頭。在紅外冰蠶老師的一再推薦,並給了以下的一些建議:

1) 光圈的選擇光圈不能小於F2,因為變跡濾鏡的原因,會導致通光量大幅度下降,如果選擇F2.8,那麼通光量只有T4.5左右,在較暗的地方對焦就非常困難,尤其在室內拍攝會很麻煩,如果選擇F2以上,那麼通光量就在T3-3.5之間,相當於正常F2.8的亮度,使用起來就方便很多。

2) 焦距的選擇 在85mm-135mm之間的中長焦焦段,如果選擇135mm的話,那麼鏡頭的體積將非常的大,因為STF的原因,鏡片比一般鏡頭要多,加上金屬結構,鏡頭重量將超過1kg,這樣長時間使用,一般人吃不消。如果選擇85mm的焦段,由於焦距過短,同樣的F2,虛化將弱很多,半身虛化都不理想,且,85mm這個焦段人像頭太多,再出一個85mm的焦段鏡頭,就有點雷同,相對來說105mm比較合適,畫角介於85和135之間,加上這個焦段的人像頭偏少,也讓大家多一個選擇。

3) 鏡頭成像素質的定位那麼,這個STF鏡頭的成像素質如何定位呢?要達到什麼標準呢?經過大家的商量,最後結論是:既然STF鏡頭的目的就是為了焦內銳利,焦外奶油,加上現在的機身像素的不斷提升,大家對銳度,解析力以及色散的要求越來越高。最後我們決定,既然要開發新鏡頭的話。就要對應目前不斷提升高像素機身,焦內就必須全開銳利可用,要達到同焦段的微距鏡頭水準以上,解析力和銳度俱佳,且色散向極限矯正,不能輸給同焦段的微距頭和其他廠家的人像頭。

4) 鏡頭結構的選擇和體積的控制 大家都知道,各家的中長焦結構都非常接近,都或多或少的看到松那(Sonnar)結構的影子,或者說是松那結構的修改,由於此結構的不對稱性,導致近射性能沒有高斯結構那麼好,加上光圈前部分的光線匯聚過快等原因,會出現邊緣的象散過大,以及色散的出現,為此,我們在此結構的基礎上加了一些修改,如下圖所示。

開發揭秘|105mmF2(T3.2)鏡頭開發

第1,2,3片鏡片形成一次光束收縮。第4,5,6片鏡片形成二次光束收縮,這樣兩次收縮後,就大大的減緩了光線傳播方向的極速變化而導致過多的色散產生和其他各種像差的過多出現,同時,因為光線得到充分的收縮後,光闌的口徑也相對很小,實現了F2的大光圈,同時體積還保持很小巧。 為防止色散的產生,採用了數枚低分散玻璃,讓色散盡可能少的產生,且採用了高曲折率玻璃,在得到同樣大的屈光度的同時,讓面型儘量緩和,這樣就會產生較少的球場和象散。經過結構的調整和材料的選定後,最後成功的實現了低色散,高性能的成像效果。

5) 近距離性能的改善 因為此結構的不對稱特點,近距離性能會急劇下降,如果採用簡單的整體移動來對焦的話,近距離的特寫性能將不太理想,為了解決這個問題,我們將鏡頭分成兩個部分,採用了主合焦組和輔助合焦組,這樣在合焦過程中,兩組像差相互補正,很好的補正了球差和像面完全的大幅度變化,實現了近距離依然銳利無比。

6)漸暈,體積,成本等全體平衡選擇。很多人會說,市場上的STF135F2.8的鏡頭,漸暈很小,或者說口蝕很小,邊緣的光斑很遠,而我們的105mmF2如何呢?是的,做到口蝕很小,邊緣光斑也非常的圓潤,當然非常的理想,也是每個鏡頭要追求的目標。但是世界上是沒有十全十美的東西,一個鏡頭的每個指標都要做到極限或者完美無缺,是不現實的,一個好的鏡頭是一個整體平衡的結果,我們在開發此款STF105mmF2的時候,也嘗試著做到口蝕小,做到邊緣光斑儘量圓,最後發現,如果做到口蝕很小的話,如此大的光圈,那麼鏡頭的體積將變得很大,濾鏡要做到77以上,因為玻璃過大,邊緣進光過多,那麼其他各種像差就會將極速變差,焦內銳利和色散極小也就無法實現,如果要實現,光圈就必須下降一檔,從F2降低到F2.8,這樣就又回到問題的原點。如果光圈不變,那麼體積,性能,成本就無法承受,最後平衡的結果是,雖然邊緣適當的放鬆口蝕,但是因為有了STF的效果,焦外的虛化效果,還是比目前傳統近似規格的中長焦人像頭和微距頭好很多,加上色散,銳度和解析力的優勢,無論是焦外,焦內都不會輸給同規格的傳統焦段,基本上實現了設計目的。

最後的定位

焦內:銳利,解析力程度,和同焦段的微距鏡頭相當。

焦外:奶油,基本消除二線虛化,比相近規格的傳統中長焦鏡頭奶油,過多更加自然。

色散:好於目前絕大部分中長焦鏡頭。

體積:和近似規格的中長焦鏡頭相當。

開發揭秘|105mmF2(T3.2)鏡頭開發

END


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