【玩机小胖TB】价差从何而来?,技术详解:近似规格的镜头( 二 )


以及“惊天动地”的尼康Z58mmF0.95:
【玩机小胖TB】价差从何而来?,技术详解:近似规格的镜头
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其实还有很多 , 就不逐一举例了 。 虽然计算机解决了求解初始解的算力问题 , 但在使用如ZEMAX、CODEV等像差平衡优化软件时 , 依然需要非常多的人工干预来修改结构参数、权因子、像差目标值等 , 如果是变焦镜头就还要对多个参考焦距进行逐一计算并找到均衡点 。 总体而言 , 全新结构意味着从头开始的全新研发 , 人力物力时间成本都会明显增加 。
用料是影响镜头成本的第二大因素 , 包含光学材料和机械材料 , 光学材料又包含材料品牌、用料数量、坯料类型、尺寸、加工方式、加工精度等方面 , 因目标值不同也有不同的良率 , 这些都会产生不同的成本 。
比如最常见的低色散材料(ED、UD等) , 虽然玻璃厂的熔制频率很高 , 但其坯料成本也是普通材料的十数倍甚至数十倍 , 所以一般中低端产品很少有特殊镜片 , 并且不同原料厂和加工厂的成本还不一样 , 比如国产镜头更是主要以国产材料+国产加工为主 , 日本品牌的中低端镜头如果采用特殊镜片 , 往往也会选择相对低价的渠道 。
而且在工艺上 , 加热退火、坯料取芯要考虑膨胀、气泡、析晶等影响良率的问题 , 结合两面的面型曲率进行模压/抛光 , 又要考虑面型精度公差等问题 , 进而导致成本的继续爬升 。 所以一般的材料工艺都是单工艺对单镜片 , 很少有复合工艺 , 因为这相当于把两个良率不高的项目叠加到一起 , 会导致成本的猛烈上增 , 但复合设计的优点是减少了镜片使用数量 , 利于小型化 , 代表作就是佳能RF70-200mmF2.8里的那片UD+非球面复合:
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理论上应该是同时具备低色散+低软化点的氟磷酸盐材料 , 当然像FCD1这样的材料转移温度本身也比较低 , 方便做模压成型非球面 , 不会太浪费模具(毕竟碳化钨模芯的成本很高) 。 但显然这一片的良率也并不高 , 是其价格比其他两颗RF大三元要贵不少的原因之一 。
而说到非球面工艺 , 大方面主要是模压和研磨两个类型 , 光学材料的模压工艺其实并不简单 , 针对不同的材料要有不同的模压温度、摩擦系数和模压速率 , 不过因为方便批量化操作 , 基本无需人工干预 , 所以单件成本相对低 , 在这里可以多说一句:手机镜组往往是全模压塑料非球面 , 因其尺寸很小、数量少所以成本相对低 , 并且依然可以获得非球面的性能优势 , 所以全非球面这一工艺逻辑并不稀奇 。 而模压工艺最大的问题是波前差相对较高 , 面型精度低 , 所以性能也是最低 , 但相对球面表面依然有性能优势 。
非球面研磨工艺主要分为两类 , 其一是使用CNC数控磨轮和金刚石钻头来对材料表面进行抛光 , 这显然要比模压的精度高很多 , 波前差一般比模压非球面低20~50倍 , 但研磨工艺的效率要低不少 , 致使其成本上扬;其二是磁流变抛光 , CNC数控抛光精度受制于磨轮和钻头尺寸 , 而磁流变抛光使用的是微米级的磁敏颗粒 , 比如羰基铁粉与纳米级抛光粉调和于基液中 , 在无磁场作用时为牛顿流体形态 , 在磁场作用下颗粒之间密集排列呈链状 , 进而用于高精度的抛光 。
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根据实际测试数据 , 磁流变抛光元件的点扩散函数与理想点扩散函数之比(斯特涅尔判据)在可见光范围内都超过了0.9 , 因此可以认为此元件性能仅受限于衍射极限(大于0.8) , 从数据表现来看远超其它工艺 , 是目前的最佳工艺 。 不过考虑到成本和实用性的关系 , 大多数民用摄影镜头研磨依然以CNC数控机抛光为主 。
在镜组越来越复杂的大前提下 , 镀膜也非常关键 , 膜的设计无论是多层结构相消干涉还是微细结构利用间距和高度差来进行减反 , 都已算是比较成熟基本 , 而宽谱增透镀膜技术无论蒸镀还是电子束沉积也都发展多年 , 现阶段镀膜技术的进步主要还是在膜的耐用性等方面 , 对整体成本的影响相对不大 。