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标题: 镜头多层镀膜技术的原理、发展和使用概况 [打印本页]

作者: skystar 时间: 2005-9-2 21:09
标题: 镜头多层镀膜技术的原理、发展和使用概况
一、防反射膜层（增透膜）的作用

在自然界极易见到称为膜层的现象，例如水面上扩展的油膜层，肥皂泡产生的有美丽色彩和光泽的泡沫。这些与透镜表面的带色泽膜层有类似之处，但透镜表面是用人工方法镀制的膜层。

装在照相机上的摄影用镜头，一般要进行防反射膜处理。除照相机镜头外，望远镜、双筒显微镜、眼镜，还有航空光学仪器和汽车的计数盘表面玻璃等也有同样的要求，今曰，薄膜加工技术已获得广泛使用。

这种防反射膜，也称增透膜，其作用是尽量抑制透镜的玻璃表面反射，减小光量损失，使入射光线尽量多透过镜头。

镀膜也取决于处理主法，有特定的分光特性的半透镜和干涉滤光镜等，在取景器光学系统和光源的照明系统中得到使用。

当然，初期的照相机和现代的摄影镜头都镀有薄膜，单个透镜组成的镜头、两个反射面，共有10%光量损失，从照相机初期的水准，考虑镀制防反射膜似乎是不必要的。

二、重新评价多层镀膜

镜片镀膜工艺的目的，首先是透镜的防反射作用，现在仍作为主要目的，随着加工技术的进步和使用范围不断扩大，产生了高度技术化的多层膜技术，分光透过的控制相当准确，操作方便，使用得到普及。对多层镀膜的性能提出高要求，会使成本提高。厂商为了提高镜头像质的课题注入大量经费，其效果是明显的，可以这么说，没有多层镀膜技术飞跃发展，高倍、大孔径变焦镜头不可能有今天的兴旺局面。

防反射的膜层能产生增透效果，此外，还有更直接的作用，这就是在逆光摄影时，由于膜层影响，使易产生的幻像和光晕降低到最小程度。

最近多组透镜构成的变焦镜头已成世界镜头发展的主流，采用多层镀膜，到达胶片面的光线，其衍生的杂散光部分大大减小，使镜头鉴别率不至于降低，也不损坏色彩还原，重新评价经改进的膜层，研制在各种镜头中引入最适宜的镀膜最新技术，是各厂家一直研究的重要课题。

单层膜、多层膜，部分透镜面镀多层膜，超级多层膜……形形色色的组合和新型膜系使用，对镜头发展起了重要作用，重新认识多层镀膜，已引起了广大摄影师的广泛兴趣和关注。

三、镀膜略史

镜头烧热发现膜层

1892年：英国泰勒（H.D.Toylor著名的Cook，Triplet镜头设计师）发现，把烧过的望远镜物镜表面经风化出现紫色，和新的透镜比较，发现能通过更多的光线。受弱酸侵蚀的玻璃表现存在折射率低的薄膜，能降低玻璃表面的反射率。

这个透镜燃烧的新发现，使人们知道了膜层作用，并产生镀膜技术，以后，利用工人的弱酸化学作用，从实验室产生表面的弱酸凝胶层，到了1930年左右，技术有了明显进展。

1931年：德国卡尔·蔡司公司发表优良的大孔径镜头Sonnar F2.0，镜头的反射面很少，由独特的3组6片透镜构成，有待开发镀膜技术。

1935年：德国卡尔·蔡司公司发明了防反射膜层处理技术，蔡避开的A.Smakula在真空中加仍霍发低折射率氟化物薄膜，诞生了防反射薄膜处理方法。

1936处：美国加利福尼亚工业大学的J.D.Strong把玻璃置于真空中，加仍霍发有增透效果的氟化钙（CaF2），成功制成了人工防反射薄膜。

由于上述原因，2个透镜组合胶合透镜可以分离，增加透镜设计的自由度。

1938年：美国依斯曼，柯达公司在HECTA镜头上完成镀膜工艺。

1939-1943年：卡尔·蔡司公司成功实现了2层和3层增膜系。

1945年：德国徕兹公司，在徕卡的标准镜头中首先使用镀膜技术，从SUMMITAR50mmF2镜头开始（该镜头1939年推出），镜片实施镀膜。

1945年：在德国法兰克·海德克公司发明罗莱Automat（4型）相机的75mm F3.5镜头中，卡尔·蔡司·耶拿Tessar、蔡司奥普托·Tessar及施耐特Xenar3款镜头成为罗莱最早镀膜镜头。

1946年：千代田光学精工（现在美能达公司）在半幅Spring照相机的Minolta Seml A镜头上首先使用品红膜层。

美能达SEMI是曰本最早有镀膜镜头的照相机（JCII的历史认定照相机），以后各公司相继积极引入镀膜技术，在商品目录记录中“有镀膜”，给人印象是“光亮清晰镜头”。

1964-1967年：在摄影器材以外的用途领域，例如测量仪器盘和电视摄影像机镜头等方面，我层镀膜其特征是几乎能全部消除玻璃表面的反射，这是活用后有实效的光学技术之一。

1964年：当年10月在东京举行奥林匹克运动会上，室内比赛转播需要更明亮画面，富士写真光机公司受NHK委托开发了电视用镜头的多层镀膜技术，实现了镜片的电子束镀膜EBC（Electron Beam Coating）。

在真空镀膜时，使用高溶点的抗热式的蒸发物质，用电子枪溶融方法，完成由曰本技术制成最多达11层的多层膜系，`1971年12月发表的8mm照相机，富士卡single8E8000的EBC富士侬8-64mm F1.8镜头和1972年9月推出摄影用的35mm单反相机，富士卡ST801的可换镜头，是采用了EBC技术的富士侬镜头。

1970年：西德科隆博览会上（photokina)，各照相机公司开发的多层镀膜技术相继登场，采用此新技术的镜头有：旭光学工业的宾得用可换镜头、曰本光学工业的尼康F用可换镜头、佳能的新产品F1用可换镜头等。

1971年：可以说是多层镀膜的元年，（全面推出第一年），各个照相机款式工厂对以往的可换镜头及新开发的可换镜头，各自采用多层镀膜。多层镀膜的优越性已众所周知，加工成本高也引起关注，但照相机镜头使用多层镀膜已大势所趋，研究考虑的是更优良的多层镀膜技术实用化。

1972年：西德卡尔·蔡司公司在科隆博览会推出一系列引入多层镀膜的蔡司镜头。在出售的镜头上使用“T*”标记，这就是著名的有红色标记“T*”镜头。

不管是照相机制造厂，还是镜头专业厂，都力争采用多层镀膜技术。其结果增加了镜头设计的自由度，出现了由复杂的透镜构成各种广角镜头、变焦镜头等系列产品。

1994年起：各公司均引入多层镀膜，重新评价如何提高像质。另外也积极引入非球面透镜，超过10组的很多片透镜组成的高倍变焦镜头变得易于实现。

各公司的镜头，都是根据需要，区分使用单层或多层镀膜，作为透镜的处理，与初期的镜头是不同，使彩色摄影像质更佳，依靠高次元的镀膜，设法见一到新的流，推进镜头发展，更上一层楼。

四、多层镀膜的使用概况

※ 德国的卡尔·蔡司镜头

蔡司的T*多层镜头膜镜头有优良的色彩再现。

1935年，卡尔·蔡司公司发明了防反射膜处理的镀膜技术。蔡司的A·smakula发明了使用氟化物的单层镀膜，特别的单层镀膜，特别在摄影用，电影用，X身线用大孔径镜头中，进行了镀膜处理。出现了在市场以“T镜头”为名的产品（图2）

多层镀膜技术方面与曰本相比出现迟些，1972年9月的西德科隆览会（photoina)上，在照相机用蔡司镜头中，推出有多层镀膜的T*Distagon T*planar（照片3）、T*sonnar、 T*Tele、 Tessar、 T*Heliar Sonnar等合计16种镜头。为了区分“T*镀膜镜头”使用了T*标记，（红色T星号）。T*镜头通常都是镀6层膜，必要时也使用8层镀膜。

※徕卡的镜头

导入有镀膜的空气透镜，推出了著名的SUMMICRON镜头。

从战后的1945年推出的SUMMITAR50mmF2镜头开始，包括ELMARIT，HEDTOR著名镜头都使用了镀膜技术。

SUMMAR（1933年），SUMMITAR（1939年）实现了4组透镜结构，孔径达到F2，采用新设计的膜层，使其达到更佳的实用效果，把SUMMITAR的前第2组的胶合透镜各自分离，引入空气透镜，完成了6组7片的构成的第一代SUMMICRO50mmF2镜头。

高斯型第2透镜和第3组分离，用于校正彗差。以后，采用这种常规的做法完成F1.4、F1.7大孔径镜头。也就是说，镜头结构的变化和性能的提高离不开镀膜技术的应用发展。

※曰本美能达镜头

多层镀膜历史中的美能达2层膜（消色差膜）

千代膜历史中的美能精工（现为美能达）半幅spring照相机的美能达semina镜头，于1946年8月推出。这是由大阪工业试验所协助的曰本最早的有镀膜镜头。镜头规格为75mmF3.5，除了自己公司生产的Rokkor外，还有其它公司的Proma和Euiko镜头共3种。

1956年美能达照相机公司成功实现了氟化镁（MgF2）和酸化锑sb2o3组成的双层防反射处理技术实用化，以“消色差膜”为目的，使用在美能达35mm相机可换镜头Rukkort35mmF3.5镜头上，最小反射率可设定2个波长位置，能够截止有害的紫外线。镜头的反射光是以绿色特征，多层镀膜进入实用阶段。

目前，美通达公司а系列镜头上使用的多层镀膜系为5-7层，对减少杂散和幻影等有明显效果，同时也提高了成像的反差。

※曰本宾得镜头

超级复合膜系的全面使用，确立了宾得的多层镀膜时代

1969年，旭光学工业开发了对镜头的革命性意义的多层镀膜技术，与美国的NASA有关的OCLI公司的技术合作成功完成了世界上摄影镜头史上最早的7层防反射膜，用于宇宙飞船窗玻璃等。高要求。高要求光学系统必须使用高性能膜系。

以往的镀膜透镜从1个面反射1.7%界限，，抑止到表面，反射仅0.2%极限，可见光的透过率（单面）达到99.8%，克服透镜表面反射，使成像鲜明、清晰。

1970年在德国科隆博览会上发表的超级多层镀膜“Super Multi Coating" SMC技术用于宾得SP相机的可换镜头，1971年实现商品化，包括有标准镜头50mmF1.4及55mmF1.8，变焦镜头85-210mmF4.5等，从鱼眼17mm到望远1000mm22种镜头，当年6月到8月全部更换成不超级多层镀膜镜头。

SMC镜头反射率极低，仅0.2%，有非常优良描写性能，从强光（高光）到阴影均有清晰的反差表现。逆光时会出光晕和幻像，在恶劣摄影条件下，会使鲜明优良的影像变坏，使用SMC技术后，令人惊讶的发现，能得到高反差的影像。这种膜层，可见光透过率得到很好平衡。7层膜系使全部可见光的波长平均透过率最大，另外对摄影有害的紫外光的被截止，使彩色平衡处于更佳稳定状态，色彩鲜艳，微妙的中间色彩变得清晰，并得忠实再同。

1994年、加以SMC冠名，开发了抑制特定的光反射的独创防光晕膜层，在产品目录中使用，“宾得镜头的世界”。使用宾得FA镜头上，成像效果达到以前没有的高水平。仅仅是SMC还不满足，因此，宾得镜头在镜头系统的设计、镜片抛光、镜头材料的检层层把关。同时，1件件透镜进行镀膜、从透镜设计阶段到制品完成都进行彻底的检查。利用与多层镀膜并列的防光晕膜层效果，减小乱反射提高镜头质量。（完成无乱反射的镜头）于是FA镜头的色泽表现更为优良，得到极为鲜艳的色泽再现。

1997年、推出复合的多层膜防光晕膜，开发新设计的6组7片透镜构成SMC宾得FA43mmF1.7Limited 镜头（照片4）。虽然是基本规格镜头，但成像质量达到高品质定焦标准镜头极限水平。FA镜头采用了多层镀膜和防光晕膜层、每个宾得镜头均冠以SMC标记，并引入自豪。

※曰本佳能镜头（S、S、C）

在推出佳能F1用高性能FD镜头时，使用了多层膜系：Super Spectra Coating(超级光谙膜）

佳能公司从1948年开始在135mmF4镜头上使用镀膜镜片，1957年起，替换是新的单层膜“Spectra Coating",由此开始使用在佳能35mm照相机的可换镜头上。

佳能独特的硬膜（hard coating)与镜片材料组合，各自有效使用紫色、品红和琥珀色膜系，忠实调整个色彩的平衡。佳能的S、C镜头至今仍采用这些证明是行之有效的技术。

1967年、开发多层镀膜技术“Super Coaring”（S、S、C），主要用于电视摄影机10X变焦镜头上，单面反射率减小到0.2%程度，截止（滤去）紫外线效果明晃增大。

S、S、C在1970年科隆博览会上发表，1971年3月用于摄影镜头，在3个品种：鱼眼镜头7.5mmF5.6，标准FD55mmF1.2和新产品FD55mmF1.2AL上使用。1973年2月，全面使用S、S、C膜系，有15mmF2.8 S、S、C、FD20mmF2.8 S、S、C及TS35mmF2.8 S、S、S、C3个新产品，佳能F-1用FD镜头15品种。以前的镜头刻印“S、C”。新开发的作为膜层蒸发用物质是性质最理想的材料，进行多层膜镀制后光的透过率能高达99.9%以上，随之可获得忠实的色彩再现，幻像和光晕（眩光）消除效果出类拔萃。

※曰本尼康镜头

尼康新的多层膜系（Superintegrated Coating0,有丰富的阶调和色彩平衡。

在1970年科隆博览会上，曰本光学工业（现为尼康公司），发表尼康F用多层镀膜可换镜头。第二年，即1971年3月，使用在尼柯尔自动35mmF1.4镜头上，4月开始引入28mmF2镜头，1972年7月在标准镜头50mmF1.4C上也采用多层镀膜，依次使用，在此往的镜头系列中也出现使用多层镀膜的镜头，镜头以“C”冠名便于识别。对于新推出镜头没有必要区分就不再用“C”标记。

最近，尼康又开发了新的多层镀膜（照片5），称为“尼康Super integrated Coating",读者也可以从产品目录中查到。在宽广波长区域内保持高透过率，幻影现象减轻，实现更不出色成像性能。由11组构成的镜片件数更多变焦镜头，有高反差和丰富的阶调表现。反射现象减少，可以得到色彩的平衡、色再现性优良的结果。设计上感到棘手的是如何改善倾斜的入射的反射特性，使摄影感到厌恶的幻像和光晕大幅减少。以及从背后射不的强烈明亮光源相类似恶劣条件下，反差的下降能抑制到最小限度，真实重现阶调分布，。尼康公司为此目标作发努力。

另外，紫外区域的透过率也希望大幅增加，这个方面是考虑到最新开发的近红外-紫外区域胶片性能已有改善。

最近的新膜系，在1996年10月推出的AIAF Zoom尼康ED 80-200mmF2.8D新（11组16片）和AiAF Zoom24-120mmF3.5-5.6D（11组15片）镜头上首先使用。

五、新型的多层镀膜技术与感光胶片性能的关系。

最近的彩色胶片，其倾向是追求色彩鲜艳。另外，黑白胶片也提出高光和阴影部分描写性能优良的要求。摄影镜头是有效利用还是浪费新型胶片的性能，其膜层也起到一定作用。

镜片反射引起的光晕存在时，不使画面整体的反差下降，布且对高光和阴影细部描写也产生十分不利影响。同时，由于光晕存在，对色彩平衡尤其造成整体色再现失常。镜头的膜系性能与胶片感色等性能是匹配是必不可少的。

彩色反转片的最近发展倾向是色饱和度很高，膜层性能优良是完全必要的。陈旧的色是不贵受欢迎的，反差下降令人讨厌。

来自胶片厂家信息，希望设计新概念的高性能多层镀膜镜头，便于进一瞳发挥胶片潜力。最近的胶片与以往比较已有明显改进。

从照相机厂知悉，新的胶片最适宜使用新型镜头，这意味着应推荐摄影尽量使用新型多层膜镜头。

有些摄影者，喜欢使用古老著名镜头，认为像质还是老镜头好，其实，当前生产的新的胶片性能显示，新设计的镜头对新型胶片来说其照片效果更佳，拍摄后更易获得最佳效果，更易得到色泽鲜艳，色彩饱和，成像清晰、层次分明的满意照片。

摘自《摄影之友》2001.3 吴启海

作者: liulimin3000 时间: 2005-9-9 21:35
好贴，顶！

作者: skystar 时间: 2005-9-9 21:53
顶！

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