ps.感謝collective大哥借小弟雜誌一覽. 小弟這就來交作業啦~~

ASAHI camera 2008/02
p.97 "數位時代的新鏡頭學入門"


前言:

這十年間. 數位單眼的進步是有目共睹的.
而在這同時. 交換鏡頭的性能也有飛躍性的成長.
鏡頭集光成像. 原本接收光的底片變成了感光元件. 數位時代觀賞照片的方式也與以往不同
為了對應這些改變
數位像機所使用的鏡頭. 相較於底片時代. 性能必須要更好
為了提升銳利度. 鏡片使用特殊玻璃材質. 非球面鏡片.
AF驅動所使用的超音波馬達技術
以及防手振機能
都是必須的


p.100
數位時代專用鏡頭所必須加入的考量主要有三

1.
數位照片只要在電腦上簡單操作. 就可以100%局部擴大觀看(觀察?).
所以(使用者)需要解像力較過去更高的鏡頭產品

2.
數位相機的感光元件本身是一鏡面. 很容易反射光線. 因而造成耀光和鬼影
所以相對於底片時代. 必須徹底減少鏡面表面反射.

3.
對應APS size感光元件. 視角減小
所以廣角和超廣角必須推出APS-c 新規格的專用鏡頭.




專訪:
佐藤治夫: Nikon 映像公司開發本部. 第二設計部. 第二設計課. 主幹
田中一政: Nikon 映像公司開發本部. 第二設計部. 第二設計課. 技監補
盧澤隆利: Nikon 映像公司開發本部. 第三設計部. 第四設計課. 主幹
大石末之: Nikon 映像公司開發本部. 第三設計部. 第三設計課.


問: 相較於底片時代. 現在的鏡頭設計上有什麼改變的地方呢?
答: 設計本質上沒有太大的改變. 設計的過程就是由電腦不斷重複模擬. 將各項要素安排盡可能地接近設計目標
重要的是一開始"要設計怎樣的鏡頭"這個目標

問: 數位時代之後. 設計目標上有什麼改變嗎?
答: 與放相機不同. 現在只要在電腦上簡單操作就可以將畫像局部放大觀賞.
為了應付這樣的需求. 光學系必須提供足夠的銳利度.

問: 如何提升光學上的銳利度呢?
答: 提升銳利度. 和減少色散是幾乎同義詞. 減少色收差就是主要方針.

問: 具體而言如何減少色收差?
答: ED鏡片的廣泛使用是重點. 特別是畫面週邊的"倍率色收差"(垂直於光軸. 平行於感光元件方向的色散)
因為倍率色收差是即使縮光圈也不會改善的. 顏色會滲出
超廣角鏡頭一般都會縮光圈使用
如果不使用ED鏡片的話. 就無法減少倍率色收差. 也就無法提升銳利度

問: ED鏡片以往印象裡大多用在超望遠鏡頭上....
答: 實際上. 以前除了高價的望遠鏡頭以外是不使用ED鏡片的.
但是. 最近這些年來. 除了高價超望遠以外. ED鏡片也開始普遍並積極地應用.
製造技術的進步使得ED鏡片的價格降低
變的比較能廣泛使用了
這點對於鏡頭設計來說亦是好消息. 設計目標也可以提高

所以好的鏡頭不僅僅是因為設計者而已.
製造技術. 量產技術等等. 周圍所提供的環境條件也是非常重要的
而這些條件在這十年來有非常大的進展


**ED Glass
鏡頭是以玻璃為材質令光線折射.
眾所週知可見光有七色
當鏡片將光線折射. 進而在焦點成像的時候. 同時也會因各色光折射率的差別. 造成色散/色彩滲出的現象
畫質就會因此變差. 這就是色收差

要消除色收差. 使用一組凹凸透鏡
凸透鏡使用低色散玻璃
凹透鏡使用高色散玻璃
這個消色散鏡組方式. 是在18世紀就被發現的. (ps.即achromatic doublet)
這個方式可以消去相當程度的色散
但是如果要再更進一步. 就不能只靠鏡頭設計了
為此. 各家廠商長年以來都在開發新的玻璃材料. 其中一是日本光學(現Nikon)所開發的ED Glass
其中含有多量的氟素.

ED Glass對於色收差補正有絕大的效果
起初採用於大口徑的超望遠鏡頭. 現在則應用在高性能鏡頭的平價化上




問: 請教一下關於感光元件表面反射所造成的耀光和鬼影. 對策是?
答: 鏡片表面採用了nano crystal coat等措施. 這是比底片時代更高等級的對策

問: 跟過去的鍍膜相比. 有哪些優點呢?
答: 過去的鍍膜. 對於鏡片垂直方向的入射光線. 以及接近垂直方向的光線
抗反射鍍膜的效果是相當好的
但最近的新鏡頭裡. 有些鏡片已經突起成碗狀. 像山峰一樣. 組合在鏡頭裡.

特別是超廣角鏡頭. 光線相對於鏡片面. 可能會以近乎平躺般的角度進入.
若是這樣. 過去所使用的抗反射度膜就沒有效
這是產生大幅度鬼影的原因之一
(ps.可參考 http://www.flickr.com/photos/wasiwatery/735749307)

在這所開發的nano crystal coat. 相對於過去的鍍膜.
對於這類近乎平躺角度進入的光線也有抗反射效果.
所以對於減少耀光和鬼影有著絕大的功效

問: nano crystal coat原本是用於半導體生產光罩. 所使用鏡頭上的
答: 是的. 但是要用在相機鏡頭上. 有兩個困難點
一是. 光罩所使用的nano crystal coat價格非常非常地昂貴. 不可能直接拿來用在相機鏡頭上
二是. 光罩所使用的光線是紫外光. 波長200um前後. 相機鏡頭則是可見光.
約五年前. 因為這兩點所以始終不能應用在相機鏡頭上
現在總算可以了.


**nano crystal coat
鍍膜是製作在鏡片表面上一層極薄的膜. 用以消除表面反射. 增加透光率.

原理.
光進入鏡片的時候
在鍍膜與空氣的表面反射的光線
與玻璃和鍍膜之間反射的光線
產生干涉. 而互相減弱
從而減少了表面反射

一般光學玻璃表面的反射率約5%, 表面施作單層鍍膜時, 反射率約在1%~2%
表面施作兩層以上的多層鍍膜, 反射率可以抑制到0.5%以下

近年Nikon 所開發的nano crystal coat, 是在過去的多層鍍膜表面上再加一層特殊細微鍍膜
於鍍膜本身微細的隙縫中. 予以填滿
這結構可以進一步減少空氣到鏡片之間的折射率
可以對應各種可見光波長. 以及各種入射角度. 有效降低反射光量

詳細的製造過程原理. 目前是商業機密.


問: 請教一下鏡頭的驅動技術?
答: 如大家所知的. 過去Nikon 鏡頭, 是藉由機身內部的電磁馬達來驅動AF
這種方式可以驅動任何鏡頭(特別是薄型的定焦鏡)
但相對的也有一些缺點
馬達的轉速非常快, 必須使用較多的齒輪來降低馬達轉速
因此會產生比較大的聲音

因為齒輪運作正常必須要有一定的間隙
所以當機構立即停止時. 多少必須花一點時間才能完全停止

另外就是使用者的感受. 雖然每個人感覺不同. 但總的來說總是欠缺操作手感

所以針對這些缺點. 開發了超音波馬達(SWM)
組裝在鏡頭內.
基本上不需要透過齒輪即可驅動AF
因此減少噪音. 增加操作感. AF精度也可以提升


問: 超音波馬達有哪幾種呢?
答: 大略的區分有大中小三種. 小型是針對DX鏡頭開發的最新超音波馬達. 2005年18-55DX是第一隻使用它的鏡頭.


**超音波馬達
與一般使用磁鐵的馬達不同. 藉由(高達)超音波頻率的震動方式. 製造迴轉能量. 驅動AF組件
不需要齒輪. 安靜. 準確. 可即時啟動和即時停止.
也有搭付齒輪的小型超音波馬達

作動原理
結構分成兩部分. 下層的壓電素子. 以及上層的滾子
壓電素子只要通過電流就會產生變形
加上交流電壓驅動它. 就會產生振動
此時下層結構會產生進行波. 波峰則會形成橢圓軌道的運動. 透過摩擦力帶動上層的滾子



問: 最近常用以宣傳行銷的防手振機能(VR)如何呢?
答: 這八年內, VR機能大幅度地遍布到各種產品上.
起初是職業和高級業餘使用的, 高級VR鏡頭的VR機能改進.
最近則是平價化鏡頭產品也要逐漸加入VR機能


問: 技術上有什麼進化呢?
答: 發售初期的VR效果相當於快門三級. 最新的"VR II"提升到約四級快門
是因為偵測手振的角速度sensor性能的提升.
以及VR機能全體的制御性能提升使然.


**防手振機能

世界第一台防手振相機, 是Nikon 1994年所發售的Nikon zoom 700VR QD (ps.是不可更換鏡頭的相機)
當時是使用DC motor與齒輪, 來推動防手振光學元件
其作動原理與目前的VR相同

鏡頭內設置了兩枚角速度感應器, 負責偵測相機的上下, 左右方向手振的移位量
經過計算對應的位移量以後, 再移動防手振光學元件(VR鏡片)
用以移動光學元件的機構稱為VCM(voice coil motor?)

防手振光學元件的尺寸. 依據產品和鏡頭的大小各有不同
VR鏡片所需的驅動力. 和鏡頭的光學成相品質. 都是設計者必須下工夫考量的.

另, Nikon 的防手振鏡頭, 在快門曝光之前, VR鏡片會歸位到正中央
以確實得到足夠的防手振移動量
畫質也會比較理想

雜誌裡面有一頁是以D300
使用28-80
和18-55dx
以同樣構圖和同樣拍攝數據(iso200, F4.5, 1/800)的sample
取畫面中央100%裁切
28-80糊到幾乎看不見其中的繩子
18-55卻清晰可辨
28-80要縮到F8才能得到18-55光圈全開的畫質
差異非常的大.

感謝文包兄分享

這篇應該是以Nikon的立場為主的文章。
以前日本Cameraman雜誌(2004年6月號)也有篇對各廠工程師做的類似訪談，
請文包兄參考

Canon
http://www.digi-came.com/jp/modules/interview5/index.php?id=5
Nikon
http://www.digi-came.com/jp/modules/interview5/index.php?id=6
Olympus
http://www.digi-came.com/jp/modules/interview5/index.php?id=7
Pentax
http://www.digi-came.com/jp/modules/interview5/index.php?id=8
SIGMA
http://www.digi-came.com/jp/modules/interview5/index.php?id=9
Tamron
http://www.digi-came.com/jp/modules/interview5/index.php?id=10

引文:

文包大

乾巴茶！

引文:

好东西啊.
感谢文包兄分享.

p.106數位鏡頭Q&A(圖文: 赤城耕一)



Q1: APS-c專用鏡頭不能用在底片機身上嗎?
A:
APS size片幅格式的鏡頭. 是數位時代的新產物
較小的成相範圍. 以及相對得來較好的規格. 高性能化. 小型化.

但是. 如果將它裝在135 FF數位機身. 或底片機身上.
畫面周圍可能會出現暗角
即使沒有出現暗角. "數據性能上"週邊畫質也不好.

不過. 如果不要想的這麼死板的話....我們一般並不會為了周邊畫質好壞與否而去拍照片
若是緻密的風景作品上. 也許確實會被視為問題
但一般攝影是沒什麼問題的




Q2: 數位鏡頭. 相對於傳統鏡頭. 調性上偏硬....是真的嗎?
A:
階掉再現上, 對於"硬調", "軟調", 這些觀感受個人主觀影響很大
數位時代以前, 各家廠商大多以硬調傾向為主
因為當時大多以MTF 圖表來評價鏡頭的緣故
彩色照片的對比也會比較強. 比較漂亮
但是黑白階調表現就不理想. 甚至有差到令人嚇一跳的....

現在. 可以直接經由電腦螢幕來確認評價鏡頭的成相效果
重視的項目則是銳利度
徹底收差補正的結果. 說不定又增加了少許硬調化

更進一步說. 數位影像即使使用軟調鏡頭. 也可以經過後處理來增加對比
反過來(硬調鏡頭後製修成軟調)也成立

軟調的影像基本上是利於後製的(較大後製空間)

而一般所謂好的鏡頭. 通常使用相機的預設值. 就可以得到滿意的影像
所以鏡頭設計目標上並沒有特別為此改變(指特別為硬調或軟調設計)




Q3: 黑白模式可以拍出美麗且柔順的(黑白階調)效果嗎?
A:
數位的黑白模式. 其實並沒有特別重視鏡頭的階調特性
因為相較於鏡頭本身性能. 黑白模式的影像. 受到廠商的影像處理引擎影響更大
相機內部或是附屬軟體的黑白模式下. 多半是偏軟調
這讓使用者能有較多的後製空間. 去調整成自己喜歡的調子
這是數位黑白影像的趣味所在

底片方面. 黑白影像受到底片的影響很大
如果以標準程序沖洗底片
那麼還有鏡頭本身的階調特性, 以及相紙號數的選擇.
黑與白之間美麗的光線變化. 鏡頭是如何捕捉的? 又如何紀錄並轉譯到相紙上? 這個過程的可能性就是銀鹽的趣味所在.




Q4: 為什麼Leica沒有數位專用鏡頭?
A:
Leica M8設計上已考量鏡頭特性並可將其缺點彌補.
不只是階調再現的問題
週邊失光也能針對鏡頭差異自動修正.
(M8及R 數位機背, 感光元件的微型集光鏡頭, 在感光元件中心與周圍的分布方式不同)

同樣的, Nikon D3. D300. 倍率色收差也可以經由相機內部加以修正. 而消除老鏡頭的一些缺點.

數位時代的鏡頭, 專用鍍膜, 降低表面反射, 所以有高性能表現
但是, 數位時代的鏡頭設計思想其實是比較有彈性的
可以從鏡頭設計著手
也可以從相機內部的影像處理. 來配合鏡頭
然影像處理程度提高. 鏡頭本身的特性就似乎失去了
這是數位影像與鏡頭評鑑的困難之一.

引文:

不知是否能有高手來個中文化阿？
（抱歉，我這個要求真無理又懶惰）

引文:

感謝 慢慢消化

引文:

有人說這焦段不同. 不可以比.
ASAHI Camera雜誌裡並沒有提到這兩隻鏡頭是否以相同等效焦段拍攝
推想應該是
因為原圖它只貼一張出來

而且是裁切正中央僅約5%左右大小的範圍. 來AB test


其實不管怎樣. 兩者解像力的差距實在太大了. 這證明了所謂數位優化並不是行銷口號而已. 是確實存在差異的.


這也是我想先把這一段專欄翻譯上來的目的
因為小弟看到不少地方都有在探討/討論. 數位專用鏡頭與傳統底片鏡頭的畫質差異問題.

其中有些使用者作了實際測試.
結果常常超乎原先大家的預料.
例如某些kit解像力和色散表現居然直逼過去鏡皇級的鏡頭...
或18-200這種高倍旅遊鏡的實際表現. 直逼過去的高價標準變焦鏡...等等的
但測的人不清楚為何如此
看測試的人也不明白原因何在
導致眾說紛紜


這個專欄基本上是依Nikon最新的機身與鏡頭來進行的. 也包含Nikon官方的訪談
我想可以視為Nikon官方的背書
ASAHI Camera也是目前日本最老資歷的攝影月刊
其文件圖片和數據. 相對於網路言論. 我想是有相當的公信力在.

Nikon & Pentax 算是推數位專用鏡最積極的，

以致一度讓人覺得老鏡相對較差，或者全係列等待更新的感覺，

Pentax 甚至以DA,DFA來對應數位時代，

Nikon 倒是踩了煞車的感覺，並沒有"DFX"的出現。


反觀Canon & Sony 似乎不太強調數位專用鏡，

給APS-C用的鏡頭也就那幾隻。

Canon從未說EF鏡對於數位與底片機有甚麼差異，

但逐漸淘汰舊產品(這也不一定和數位化有關)，或者更改部份規格，

這些規格並不是光學上的，而是加入鏡頭的型號、攝影距離等的資訊而已。

http://www.digi-came.com/jp/modules/interview5/index.php?id=5
這篇有Canon工程師的看法，
在電腦上以放大去看圖像去檢視。，
Canon工程師認為好像「精神衛生上(?)」不是很好。
在電腦上以1:1去看圖像的一部分，不是真正的賞圖。
也許可以檢查對焦或色差，但可能有些走偏了。
寫真要以看寫真的觀點來鑑賞。

引文:

ITO大，那個連結不開，
但ITO大總結的卻是全新的觀點。

連結應該沒錯，小弟可以連得上

那個總結不是小弟的總結，是Canon工程師的

雖然小弟看法也差不多，
例如一張照片不去看主體拍的如何，想表達什麼，
只去注意散景好不好或紫邊嚴不嚴重等，也算有些偏了。

不過假如是Canon的鏡頭工程師來說出這種話，
小弟倒認為是80分主義的藉口
因為他們自己是導致DSLR畫素數競爭激化的廠商之一，
把圖弄大張了後，
反過來才又說1:1或放大看圖不對，真矛盾

將APS片幅DSLR專用鏡頭直接稱為數位專用鏡頭小弟是完全不能贊同的.除非DSLR就只有APS片幅,但是顯然事實並非如此,因為同接環的就Canon,Nikon及SONY(極大的可能)而言,還有135片幅的DSLR存在.
基本上Canon,Nikon,PENTAX,SONY(包含MINOLTA及KONICAMINOLTA),都是想在既有的系統與客群基礎下,藉由慢慢汰換的方式來做改變.
因為先前沒有APS片幅用鏡頭,所以會設計新的鏡頭給APS DSLR來用,在設計的時候當然會考慮數位感光元件的需求以及比從前進步的技術與更普及的特殊鏡片給用上去.
以Nikon為例,同樣是135片幅可用的超廣角變焦鏡頭來說,排除了不能裝前端濾/保護鏡的缺點,AF-S Nikkor 14-24mm f/2.8G與AF-S Nikkor 17-35mm f/2.8在畫質上的高下,不用小弟來說大家應該都很瞭解

Nikon之前有兩支APS底片機用的鏡頭耶
IX nikkor
看起來是曇花一現的東西，連APS size的DSLR都不支援它，不知道是入射光角度的問題，還是連nikon人員都忘了有這樣的東西

引文:

我認為
就算是原先的全幅鏡頭. 也應該多少有更動過鍍膜一類的

新出的當然就不用說了


引文:

!! 完全同意~~

引文:

同感。
小弟也認爲ASAHI CAMERA 和 NIHON CAMERA
這兩本老字號的算是比較權威，也比較不畏懼廠商壓力。
大部分的測試的結果都滿公平的。

引文:



我的[40016]發言，實際上是要講行銷策略的差異問題，

有的大張旗鼓做，有的悄悄地做，只是政策的差異。

Canon的DPP 320支援數隻EF,EF-S鏡的變型修正，周邊光量低下補正，

還有周邊色收差補正。

鏡頭沒做好的，相機內部的影像處理也沒有配合，

軟體還可以補著做。

雖然如此，此項德政無法澤被所有EF鏡，

如果發覺某些鏡頭無法支援這些功能，

就是出廠太久，誰說EF鏡全部都支援數位時代？


另外3rd. Party也開始要尋求破解之道了！

鏡頭設計沒問題，但相機內部的影像處理無法配合，軟體又不支援。

數年後就更難競爭了，即使破解不了，

恐怕也得花錢打通吧！


相機的工程師手中有王牌呀！

文包兄. 太精采了 邊讀邊想...先謝謝再說

引文:

將來有一天，買副廠鏡，附帶解Raw光碟。

用以修正變型，周邊光量低下補正，還有周邊色收差補正。