鏡組結(jié)構(gòu)與EMD 佳能單反鏡頭探秘

    在連續(xù)介紹了佳能鏡頭的鏡片、鍍膜、光學防抖以及對焦技術(shù)之后，今天我們?yōu)榇蠹規(guī)�來《佳能頂級單反鏡頭探秘》系列文章的最后一篇——鏡頭結(jié)構(gòu)與EMD。本文將為你詳細介紹佳能鏡頭內(nèi)部的“機械電子一體化”以及“自動化控制”技術(shù)，相信看過本文后，你將對佳能鏡頭產(chǎn)生全新的認識。

    多組變焦技術(shù)

    變焦鏡頭也被稱為“拉伸鏡頭”，拉伸鏡頭允許焦距在特定范圍內(nèi)連續(xù)變化并在變焦過程中保持焦點固定。在鏡頭內(nèi)部，一系列透鏡沿著光軸移動改變鏡片間距以實現(xiàn)焦距變化的功能，同時另外一部分鏡片也要移動以修正距離改變導致的圖像變形。因此一個變焦鏡頭至少需要兩個能沿著光軸移動的透鏡組。下圖便是EF 28-80mm f/3.5-5.6 V USM變焦鏡頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，此鏡頭是典型的兩組可移動透鏡結(jié)構(gòu)。

    兩組鏡片中的后方即第二組起到控制焦距作用，鏡頭前端的首組鏡片會與第二組鏡片同步移動以補償焦距的變化，因此第一組透鏡被稱為“修正器”，第二組透鏡叫“變焦器”。二組鏡片也承擔著焦點調(diào)整的任務。

    在普通小型變焦鏡頭里，首組透鏡有負折射性質(zhì)(光線發(fā)散)，二組鏡片顯現(xiàn)正折射性質(zhì)(光聚集)，這種變焦鏡頭普遍被設計成負焦距結(jié)構(gòu)。如此的設計最適合于廣角變焦鏡頭。一來前組元件直徑很小，可以較容易地進行緊密設計，同時保證成本低廉；二來可以在短焦距位置更好地控制圖像的筒形畸變；其次，首組鏡片的設計結(jié)構(gòu)也允許用戶可以在非常近的拍攝距離上成功對焦。

    然而這樣的鏡頭結(jié)構(gòu)也有不足，如果變焦比設計得過大，則二組鏡片的移動距離會大大增加，令鏡頭規(guī)模難以小型化，光圈變化范圍也會受到影響。而且大變焦比鏡頭需要具有更大折射率的第二組透鏡，換句話說也就是仍然要用大量透鏡元件來補償像差，這樣會加大鏡頭的整體規(guī)模�？偠�言之，很難獲得具有大變焦比的小型鏡頭。

    多組變焦技術(shù)是佳能公司的科技項目中旨在移除小型變焦鏡頭無法獲得大變焦比局限的新型技術(shù)。多組變焦中負責變焦的鏡片不再是兩組，而是指定3到4組透鏡來共同實現(xiàn)。由于每組鏡片都需要在變焦過程中移動，每個透鏡組的移動量就變得小多了。另外，光圈大小變化也可以隨心設計，無需操心不得不使用復雜的光圈隔板裝置。

    在多組鏡片互相影響共同聚焦的過程中，每組透鏡都可以使用相對較低的折射率的設計。這樣成像時的像差就可以用相對較少的元件來消除。多組鏡片擴增了光學系統(tǒng)搭建的自由性和多樣性，比如可以專門設計透鏡組來互相削弱各自的像差畸變(交叉補償功能)。

    多組變焦技術(shù)在先進的鏡筒設計、良好的加工工藝支持下可以滿足大比例變焦鏡頭的設計需求。EF 28-90mm f/4-5.6 III、EF 24-85mm f/3.5-4.5 USM、EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS USM等鏡頭中都使用了多組變焦技術(shù)，從而達到了小型化、大變焦比、出色成像質(zhì)量共存的目標。