镜头镀个膜身价翻几番,盘点如今各品牌镜头镀膜工艺现状

材料加工人 2023-05-12
4026 字丨阅读本文需 10 分钟

为了留住这个世界的美好,大家都会选择用相机或者手机记录,而这都都离不开镜头,而好镜头又离不开镀膜技术,这也是一个高端相机镜头能卖几万十几万的原因。

干嘛要在镜片上镀膜?

镜片镀膜,就是在镜片表面均匀地蒸镀薄膜的技术。但是这种薄膜是有讲究的,首先要非常的薄,几百纳米(俗话说头发的1%),其次是不止一层,是多层,也就是一层一层镀上去的,这跟咱们手机贴膜那样只贴一层是不一样的。

相机上的镜头完全都是由一片片的镜片组成,镜片的本质其实就是玻璃,因此在光通过玻璃的时候必定要发生折射以及反射,这些相信大家在上学的时候都学过吧。由于每个镜片都有两个反射面,因此镜头中的镜片数量越多,光线进入镜头后发生的反射和折射的次数就会越多。

这样的现象会导致什么问题?

理想情况下,光线能够完全透过镜头,并正确地在底片上完全聚焦。

但是事实上,由于每一种镜片都受到自身物理因素的限制,就会导致相差的产生,不可能让所有角度的光线完全穿过。当取景有强光或者逆光时,再强的设备或摄影师也无法避免镜头的"眩光",这就是我们俗称的"鬼影",导致画面产生光晕或者大面积发白,严重影响到拍照成像。镜片的研发工程师们,为了解决这个问题,就想到一个好办法。那就是在镜头的表面,镀上一层膜来增加透光的效果。

后来随着对于镜片要求的不断提高,单层镀膜已经不够用了。要让可见光都能满足高的透射率,那就必须要用多层镀膜。

这些膜的功能也各有不同,大致可分为这么几大类:增透膜、反光膜、滤光膜、偏振膜、保护膜和电热膜等等。而镜头镀膜技术的优劣,直接关系到镜头成像品质的高低。镜头中存在像散和色散的现象,这两种现象会导致镜头不能完全聚焦,无法获得焦点锐利的图像。像散可以通过不同镜片的组合进行消除,而色散的控制,除了现代的消色散镜片以外,更主要的是依靠镜头的镀膜技术。

镀膜技术

镀膜手段有很多,大体上分为化学镀膜法和物理镀膜法。

上世纪七十年代前,主要使用化学镀膜法为镜头加上镀膜,但是这种方法必须严格控制化学溶液以及反应时间,因此这种方法的成品率非常低,无法批量生产也无法制作多层镀膜,而且由于使用了化学溶剂,所以非常的不环保。

随后出现了一种物理镀膜法被人们普遍使用,物理镀膜法以真空蒸镀、离子镀等多种不同的形式进行。

物理镀膜法相比化学镀膜法的优势就在于,镀膜的强度更高、均匀性更好,而且最重要的一点是可以进行多层镀膜。

日本旭光学公司,在1969年就完成世界相机史上最早的7层防反射膜。

虽然此前3-4层的多层镀膜技术已经成熟,但是超过6层以上的镀膜,仍然是难以完成的目标。一般来说,镜片表面的镀膜层本身是无色透明的,只有没有透过镜片的光线会被反射回来,形成人眼可见的反光,透过镜片的光线越多,反光则越弱。

不镀膜的镜头,其镜片的透光率比较低,镜片表面的反光比较严重,对光谱中的各种光线都有较强的反射。而7层镀膜的效果,它的反射率极低,仅有0.2%,透光率能达到99.8%,而且色彩还原更加真实。

德国卡尔蔡司公司也紧随其后,1972年,推出了多层镀膜的T*镜头,这种镜头可以镀6层膜,也有使用8层镀膜,效果也是杠杠的!既能减少光线反射,也能配合镜头内的特殊光学玻璃,在提高透光的同时让成像更清晰锐利,能更真实地还原画面。

当然了,如今的镀膜技术又升级了一个Level,不仅可以阻挡紫外线、阻挡特定的波长,还具有更好的防尘,防油脂的能力。功能变强了,最终的成本也就会更高一些。

如今各品牌镜头镀膜工艺现状

佳能

佳能详细的将自家的技术整理成一个页面,供爱好者增加自己的“键盘值”。佳能有关于抑制光线反射的镀膜主要分三种,分别是比较传统的超级光谱镀膜,二氧化硅与空气组成的ASC镀膜以及比较新的SWC亚波长结构镀膜。

超级光谱镀膜就是比较传统的多层镀膜技术,我们就不展开讲了。而ASC镀膜是在传统的蒸镀多层镀膜之上形成的一层包含二氧化硅与空气的镀膜。空气的折射率要低于光学玻璃,通过使镀膜中包含一定比例的空气,从而实现了低折射率镀膜。特别是对近乎垂直入射的光线,可有效发挥防反射作用。

亚波长结构镀膜是目前更加新的镀膜思路,是一种受飞蛾眼睛启发而开发的技术。蛾子眼睛表面非常细小的凹凸结构能有效抑制光线反射,原因就在于细微的凹凸可以缓和空气与眼睛之间的折射率之差。SWC亚波长结构镀膜利用了此原理,在镜头表面形成小于可见光波长的纳米级楔形显微结构。类似的技术也会在其他品牌中多次看到。

需要注意的是,其实佳能大部分镜头都还是使用多层镀膜技术+ASC镀膜技术的方案。而ASC镀膜技术一般都只有一片玻璃上进行使用,毕竟镀膜这个东西并不是越多越好的,主要还得看具体的疗效。

尼康

尼康作为镀膜技术的高高手,手上的技术自然是非常丰富。与佳能类似尼康也在官网上总结了自家技术术语,但图片丰富程度还是略逊一筹。目前尼康官网上总结的镀膜有:尼康综合镀膜、纳米结晶涂层、抗反射高清(ARNEO)涂层以及中孔非晶态涂层。

尼康综合镀膜同样也是多层镀膜的尼康版本,而大家更加耳熟能详的应该是尼康标志性的纳米结晶涂层。尼克尔的纳米结晶涂层起初来自于尼康在半导体制造技术领域取得的成果,这是一种防反射涂层,采用了折射率较低的涂层,主要特点在于其精细纳米结晶颗粒。这些结晶颗粒会有效防止镜头中所有光谱可见光波(380nm至780nm)的反射,其工作方式超越了传统防反射涂层。

而抗反射高清(ARNEO)涂层首发于2019年的尼克尔 Z 24-70mm f/2.8 S。这款镀膜对直射光线能够发挥很好的效果,通过与纳米结晶涂层结合使用,有效减少入射光导致的鬼影和眩光。凭借尼康薄膜制造技术,使密度高且厚度均匀的高品质涂层达到无限接近于设计值的反射率,在所有的可见光范围内实现稳定的低反射率。

2022年尼康更进一步,在尼克尔 Z 400mm f/2.8 TC VR S上首发了中孔非晶态涂层。中孔非晶态涂层对斜向入射光的效果优于纳米结晶涂层,对垂直入射光的效果相当于或优于抗反射高清(ARNEO)涂层。这样,来自各个方向的入射光造成的鬼影和眩光明显减少,在复杂的条件下也能提供清晰的影像。可以看出尼康在最近几年里的镀膜升级速度还是相当迅速的。

索尼

虽然索尼不太宣传自家的镀膜技术,但在实际的使用中,效果绝对处于第一梯队。目前索尼的纳米AR镀膜技术已经升级到了第二代了,再加上原先与蔡司合作时的T*镀膜,就这两个类别。

蔡司T*镀膜是一种比较常规的多层镀膜技术,由于索尼已经停止了新的蔡司镜头推出,所以T*镀膜估计在索尼产品上不会再出现了。而纳米AR镀膜技术比较类似尼康的纳米结晶涂层和佳能的SWC亚波长结构镀膜,一样在表面形成精密的、小于可见光波长的纳米级楔形显微结构,抑制反光发生。

第二代纳米AR镀膜技术则是能够将这层纳米结构均匀地施加在复杂的非球面曲面上,第一支搭载第二代纳米AR镀膜技术就是索尼的FE 12-24mm F2.8GM。

宾得

作为镀膜技术领域的老牌豪门,宾得的SMC镀膜可以说是口碑极佳。最近几年宾得陆续更新了自家的老款镜头,将镀膜更新换代成了HD镀膜。除了这两个外,宾得还有一种技术称为航空光亮涂层,目前已经升级到了第二代。

HD镀膜简单来说也是纳米结晶镀膜的一种,宾得使用独有的特殊制造工艺,将高密度薄膜以纳米级的高精度应用在镜片上。在整个可见光范围内显着降低反射率(与传统涂层相比,最多可降低 50%),并且有效减少重影和眩光。此外,薄膜涂层具有极高的硬度,可提供卓越的耐用性。

航空光亮涂层是宾得从纳米技术发展而来的最新镜片涂层。它使用一种具有均匀多孔结构的二氧化硅气凝胶涂层,应用在常规的多层涂层上。这一技术与尼康的抗反射高清(ARNEO)涂层、佳能的ASC镀膜颇为相似。不过宾得在这技术上已经升级到了第二代,进一步提高了低反射性能。

腾龙

由于富士与松下并没有专门介绍自家镀膜技术的页面,所以我们先来讲讲同样技术水平一流且更新迭代过多次镀膜技术的腾龙。腾龙拥有针对大尺寸非球面镜片的AX(Anti-reflection eXpand)抗反射镀膜、针对长焦镜头的eBAND扩展频宽多角度抗反射镀膜以及两代BBAR宽频抗反射镀膜。

AX(Anti-reflection eXpand)抗反射镀膜出现在腾龙SP 15-30mm F/2.8 Di VC USD G2上,通过腾龙独有的蒸镀技术,在大曲率凸面上,也能做到镀膜均匀,使镜片周边与镜片中心具有同等的反射率及色彩表现。同时这支腾龙少有的健身镜头也搭载了eBAND扩展频宽多角度抗反射镀膜和BBAR宽频抗反射镀膜,可以说是腾龙镀膜技术的集大成者。

eBAND扩展频宽多角度抗反射镀膜也是一种纳米镀膜,对于传统镀膜较难抑制的斜向入射光的反射尤为有效。并且针对数码相机特有的感光元件的光反射,由于镜片表面卓越的防反射性能,从感光元件往回反射的光线也大幅减少。不过这类镀膜在如今新款的腾龙镜头上不再出现,那是因为腾龙现在用了BBAR-G2宽频抗反射镀膜。

2019年腾龙推出了纪念SP专业镜头40周年的作品SP 35mm F/1.4 Di USD,一同带来的还有最新开发的第二代宽频抗反射镀膜BBAR-G2。BBAR-G2在以往的宽频抗反射镀膜基础上,性能大幅提升。大幅抑制了眩光和鬼影现象,能够在逆光条件下清晰描绘被摄体细节。从此腾龙便很少使用eBAND+BBAR的镀膜组合,转而直接使用BBAR-G2镀膜技术直接解决问题。

镀膜技术其他方面的应用

1、装饰方面的应用

随着经济的不断深入发展,人民群众的消费水平不断提高,对于生活的消费意识也逐渐改变,更多人将目光从原来的生活必需品,转移到了装饰品以及奢侈品上,更多消费者喜欢将手表、服饰以及手机屏、室内外装饰件等装饰的色彩绚丽,因此镀膜技术当下多用于装饰品方面,为人类生活增添了许多亮点。

2.金属工具方面的应用

一般来说,金属工具的要求相当严格细致,因此对于金属工具的养护非常重要,在我们日常生活中经常看到的各类金黄色、黑色以及钴铜色的金属工具,这些器具都是经过了不同材质的镀膜涂层加工。例如金黄色是因为添加了TiN、ZrN涂层,黑色是添加了TiC、CrN涂层,而钴铜色则是添加了TiALN涂层。

3.玻璃方面的应用

普通玻璃一般可以实现采光和吸收太阳能双重功效,但对于室内温度的传导的作用并不理想。例如普通玻璃虽然可以防止室内温度的部分流失,但对于被玻璃吸收的部分热能无法进行二次散热。通过镀膜技术加工的阳光控制膜以及低辐射膜完全弥补了这方面的空白,阳光控制膜一般用于低纬度地区室内低温需求的环境,可较大程度的阻止阳光的热能传导;低辐射膜多用于高纬度地区可接受太阳辐射能量并最大限度的阻止室内温度的流失。

5.光学仪器方面的应用

在我们生活中熟悉的光学仪器有望远镜、显微镜、照相机以及日常生活中常见的各类眼镜和镜子等,这些光学仪器都离不开镀膜技术的应用,其中包括反射膜、增透膜以及各种吸收膜等。

6.飞机防护层方面的应用

在镀膜技术没有广泛应用之前,飞机的防护层采用的都是电镀方法镀镉,但由于镀镉中含有氢物质,极易在飞行中受到大气、海水因素的影响,在飞机镀层上产生"镉脆"物质,影响飞机的正常飞行。1964年,第一次在飞机钛合金紧固件上采用镀铝技术,有效地解决了飞机零件的"镉脆"i问题,并形成了“伪扩散层"大大提高了表层的防腐蚀性能。

文章来源: 影像新势力NTimage,52赫兹实验室,启达标识达人

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