话说佳能
一般来讲,照相机镜头里的光学透镜,其表面都是球面的一部分,也就是任何一个切面都是圆形。球面是
在加工时比较容易得到的形状,在测量时也可以达到很高的精度。
但球面并不是最适合光学成像的透镜形状,它会引入许多使镜头素质变差的像差。例如,在镜头全开光圈
时,从镜头中心和镜头边缘射入的平行光线不会汇聚于一点,这样拍出的照片中线条就会模糊,只有收缩光圈
才能改善。再比如,广角镜头成像的边缘总是会发生弯曲,本来横平竖直的线条可能变得象大酒桶一样弯曲。
为了尽量克服上述像差,镜头中就要使用很多片透镜来补偿。这样,在成像质量提高的同时,镜头也变得又大
又沉。
非球面透镜用在镜头的光学系统中,可以大幅度地提高大光圈时的成像质量,减小广角镜头的边角变形,
而且,一片非球面透镜可以替代好几片球面透镜补偿像差,能够非常明显地简化镜头的光学设计,减小它的体
积和重量。
但想得到所需要的非球面形状非常难,从前只能让经验丰富的老师傅进行手工研磨,制造一块透镜可能需
要耗费几个月的时间,而且形状精度也不易保证。那时根本无法想象如此昂贵的部件,能够在家用照相机的镜
头中得到应用。
佳能公司在非球面镜头的普及化方面率先迈出了一大步--1971年推出了世界上第一支包含非球面透镜的单
反相机镜头FD 55mm f/1.2 AL,从此开创了镜头设计的新时代。其实,早在60年代佳能公司就开始了非球面透
镜加工技术的研究,并在70年取得突破性进展,建立了完整的设计理论、精密加工工艺和超高精度测量体系。
这个加工系统的精度即使在现在看来也是非常惊人的,它的测量部分可以分辨0.02微米的距离。但这时的生产
效率还很低,需要反复地研磨、抛光、测量,再研磨、抛光……比人手快不了太多。74年,佳能开发出一套特
殊的设备,达到了每月3000块非球面透镜的产量,基本满足了生产的需要。但这种研磨非球面透镜的成本仍然
比较高,还是只能用在高档镜头上。
于是佳能另辟蹊径,采用模铸的方法来制造非球面透镜。说得通俗点,就是准备一个非球面形状的模子,
把熔化的光学材料注入模子,就会得到一块与模子形状相符的非球面透镜。说起来容易做起来很难,到78年佳
能开始制造光学树脂模铸非球面透镜,但口径比较小,只能用在自动对焦的测距系统和普及型"傻瓜"相机中。
85年,佳能终于开发出了一整套设备,可以制造高精度的大口径的玻璃模铸非球面透镜。在佳能的摄影镜
头中,象高档L系列的17-35、28-70,中档的24-85,28-135,直到"傻瓜"相机里的超级135、115、105等等都使
用了非球面透镜。