2008年2月24日

世界一流鏡頭的誕生

(本文摘自網路文章)

20世紀初,當時在德國中西部有一座名為"威茲勒"(Wetzlar)的小鎮,座落於綠色山丘之間,它有木造的建築,以及高矮不一的古塔,狹小的街道和寧靜的生活,這個地區自12世紀起就是德國精密光學工業的重要基地,舉世聞名的徠茲(徠卡的前身)公司與徠卡相機就是在這處山青水秀的地方誕生。

徠卡相機的發明人奧斯卡·巴納克當時是一位極有才華的機械工程師,同時也是一位攝影迷,徠卡相機的歷史就是從他擔任徠卡公司研究主任一職才開始的,巴納克在當進(1914年)用原型徠卡相機拍攝的威茲勒小鎮街景至今仍然那麼清晰,這歸結於鏡頭製作的精良。

20世紀即將過去,幾十年來徠卡相機鏡頭質量,一直受到廣大的專業攝影者和愛好者的交口稱讚,無論是早期的螺紋式以及現今的M與R系列鏡頭,款款都很過硬。徠卡相機鏡頭為什麼能長期排列在各種品牌鏡頭質量的榜首?究其原因如下:

鏡頭設計和製造的首要準則和信念
徠卡相機公司全體員工都清楚地知道"鏡頭決定一切,精湛工藝的具體實踐"這句口號的含意。在設計和生產過程中,他們準則是:
1.如果鏡頭設計得好,那麼不論在何種情況下,它都應有優秀和一致的表現;
2.徠卡的每隻鏡頭都必須考慮到光圈全開時的影像素質,以及在不利的拍攝條件下依然有上佳的表現。
以上兩條,是徠卡公司自1925年開創35毫米攝影以來一直堅持的信念和準則。

人才是保證鏡頭質量的決定性因素
在電腦科技高度發達的今天,鏡頭的設計比起往日.相對要簡單快捷,依靠電腦設計過去無法製造出來的鏡頭,在今天都已成為可能。但是對於頂級鏡頭來說,光學工程技術人員豐富的經驗,學識和想像力,以及他們的團結協作,互相支持和關懷的精神是電腦無法取代的。這些人的才幹決定了鏡頭的最終的品質。或者可以這樣說,要設計一隻普通可用的鏡頭,電腦可以是主角,要設計一隻出類拔萃的鏡頭,"人才"是決定性的因素。因為被攝體在底片上所顯示的細微影像。層次都是光線照到被攝體後所形成的光點(有的被攝體本身發光).經過鏡筒投射到底片上而形成的。光學工程技術人員要熟知光學原理和高等數學計算方式,才能使微小的光點在鏡筒中行進時保持最佳狀態。徠卡相機公司擁有一支學識層次高,經驗豐富,又富於獻身精神的光學工程人才隊伍,這支鏡頭設計隊伍在世界相機行業中,無疑是第一流的,為全世界同行業所羨慕的。

早期鏡頭設計的困惑
對於早期徠卡相機公司的光學工程技術人員來說,光學計算的工作是非常費時和艱鉅的任務。設計人員要仔細推敲鏡片上的每一個折射面,檢測它們的焦點是否在正確的位置上?是否落在設計的光軸線上?計算和檢測過每一個鏡頭的焦點後,還要作精細的微調。計算每一個鏡片的折射數據都必須經過30個人工計算程序,再列出9到16個數據,從中篩選,然後才能得出計算結果,當然最後還有一道驗算檢查的程序在等候著。由於微調程序十分複雜,鏡片間的關係彼此緊密相連,彼此互相牽扯影響,所以要把所有的矛盾和問題很好地解決是十二分地不容易的。光學工程人員還要考慮鏡頭的光學結構以及鏡片的自身問題,如鏡面弧度、鏡片材質、厚度和鏡片距離等等。每個鏡片的設計那怕只是作微小的變改都會對畫面效果有影響,使其它鏡片的焦點移位,產生另一個錯位的光軸。所以整個鏡頭的光學系統的改進就是不斷在這些變數中取得調和。而早期的鏡頭設計確實也都是在近似值的數據中取得妥協和勉強的平衡,這是當時解決鏡頭設計質量唯一的辦法。只是像差、色差等現象無法避免,每一組鏡片都會產生難以改變的缺陷。這當然是為了取得妥協平衡所得到的必然結果,為了降低這種妥協所造成的困擾,徠卡公司光學設計人員想方設法設計較科學的鏡片結構方式。

研究和設計較理想的鏡頭結構
有人會問,為什麼在早期徠卡公司就能製造出高品質的光學鏡頭?這是因為徠卡公司有足夠的技術力量,研究和設計出好的鏡頭結構方式來彌補鏡片間相互影響的結果。較好的鏡片結構方式能控制單獨鏡片無法解決的問題。在沒有電腦當助手的時代,工程技術人員大約要花一個星期的時間去選擇哪一種鏡片結構方式最適合設計要求,比方是左右對稱的高斯結構或是三片式的柯克結構,當然這是一連串艱鉅工作的開始。然後再以被攝體的幾個點,模擬選用的光學結構方式計算光軸的行進路徑。但一般來說。得到的結果很難令人滿意,它們聚集一個模糊的概略影像,這樣接下來就是一連串的矯正過程,這個過程力求使鏡頭由中央到邊角都能展現出銳利、無色差、層次細膩豐富的要求。早期徠卡公司開發的鏡頭結構方式至今仍為鏡頭光學結構的基本形式。 1933年生產的Summer l:2/50mm與今天的Sumrnicron-M 1:2/50mm或Summicron-R 1:2/50mm的鏡頭相比較,會發現它們之間的鏡片結構十分相似,這足以證明當時這個鏡頭結構方式甚至達到現今的技術水平,剩下來的就是針對單獨鏡片的矯正。

電腦作用功不可沒
徠卡公司是第一個用電腦解決複雜光學計算問題的製造商,早在1951年這家公司的光學工程人員就用電腦來作設計工作,解決疑難復雜的光學計算,時至今日,電腦已是輔助鏡頭設計的最重要的工具,工程人員操作它,運用光學物理程式,以精密數學的計算方式就可以計算出相關數據而設計出可以使用的鏡頭。如果工程師給電腦一個有"明確定義"的鏡頭設計程式,通過複雜的計算,電腦會在屏幕上顯示這個設計程式的光學結構與每個單獨鏡片之間互相矛盾和抵觸的地方,它還會顯示在不同的抵觸狀況了不同的結果甚至於可以對"明確定義"中的設計加以修正,哪怕是稍微修改一下光學數據,都可以對影像質量產生很大的影響。電腦的高速計算功能,加上徠卡公司的光學工程技術人員的豐富經驗和獻身精神,使徠卡鏡頭始終保持在一流和頂級水平。

設計開發最佳的鏡頭光學結構
徠卡的工程技術人員心中非常清楚,每一個鏡頭的設計結果都是結構方式與每個鏡片間理想的配合。為了達到更好的光學表現有必要研究和設計出新的光學結構方式以求進一步的發展,而這是電腦所無法完成的任務,電腦只能計算出一個數值後再經光學工程師來確認其是否與所設計的要求標準相吻合。徠卡公司的光學技術工程人員學歷層次高,經驗豐富,團結合作精神強,一批"頂級鏡頭"的光學結構就由他們設計和計算出來的。目前,這批專家除了精心挑選理想的鏡片結構去體現鏡頭設計要求外,主要工作就是在尚有待解決殘留的像差中取得平衡。如果鏡頭結構選擇和設計得好,那麼無論在何種狀況下,它都應有質量一致的表現,這也是徠卡鏡頭一貫要求的標準。殘留的像差並不能完全消除,至少目前是如此,它們之間必須保持平衡。要求一個鏡頭要包括許多不同的用途,這給設計師出了難題,大大增加了設計難度,拿近攝鏡頭來說,在陽光下對遠處風景的細部都有非常細緻的表現,而在近距離的拍攝時,也有同樣的效果,同時在劇場人造光源和在日光條件下,一句話,不論在什麼條件下拍攝出來底片都必須有很好的銳度和解像力,為了達到這種要求和目的,光學工程師在力求達到鏡頭設計之初所設立的質量標準外,也要兼顧鏡頭設計對不問題材的表現能力,也就是說在設計過程中一定要考慮到各種會影響影像質量的因素。徠卡公司的光學工程師說,我們盡量設計和製造出符合理想和拍攝要求的鏡頭。

一切從嚴才能生產出第一流的鏡頭
徠卡公司的工程師和技術人員充分地認識到,更好的光學程式是使影像質量提高的先決條件,但是不是唯一的條件,許多條件都要相輔相成才能製造出第一流的鏡頭。例如,設計思想不斷開闊,主產技術的提高,新的鏡片研製技術的改進,抗反射鍍膜技術進一步完善,研究和運用特殊光學玻璃等等。這些條件缺一不可,這是早期的鏡頭無法享受到的。

新研發的光學玻璃--高折射率玻璃
當折射率玻璃被溶煉出來,並使用到鏡頭製作上,影響了現代許多鏡頭的結構方式,這一點在廣角鏡頭和望遠鏡頭的效果上特別明顯。這種特殊折射的玻璃20年前是製造不出來的,它可以使兩種鏡片結構方式一樣的鏡頭產生完全不同的影像素質,它們主要功能是色彩的改善。例如.徠卡威茲拉(Wetzlar)工廠將鑭質高折射車玻璃就廣泛運用在徠卡鏡頭生產中,使影像素質有明顯的提高。這種特殊玻璃對鏡頭,對影像素質到底有什麼影響?首先是鏡片的每一個曲面都能得到更好的折射能力,也就是說它可以盡量減少鏡片的彎曲弧度,而且維持相同的折射能力,同時可減低畫面的邊緣像差,提高影像的質量,這對大口徑的鏡頭尤其明顯。鏡頭的體積縮小和重量減輕。

抗反射多層鍍膜技術的運用
光線射人鏡頭的鏡筒內起反射作用,這會降低影像的清晰度,而高折射率玻璃所受的影響比低折射率玻璃更為嚴重,但是單層鍍膜在低祈射率玻璃上又容易產生不自然的色調,能解決這個問題就只能依靠多層鍍膜技術,但是對於表面弧度特別彎曲的鏡面又產生鍍膜容易脫落,若加上粘層就使鍍膜變得更厚,影響解像力。從整個鏡頭來說,多層鍍膜的優點是能將每一個鏡片的反射率降到最低限度,使影像清晰,色調真實自然。

充分發揮瑩石作為特殊光學玻璃的作用
經過反反复复的試驗,瑩石是一種能將光譜完全析出,對偏色的色彩能加以糾正,以及對碰撞,對溫差有一定程度的抵禦力的一種特殊光學玻璃。複合式鏡片的組合方式也稍微能達到瑩石單片鏡片的效果,但複合式鏡片容易造成光軸的偏移。另外,在溫度升高時,復台式鏡片較薄的那一片是比較容易剝離,可以那麼說,複合式鏡片是脆弱的瑩石的這種特殊鏡片成本稍貴,重量也比一般的光學玻璃重。但是它的有效減少紫外線波長對畫面不良的干擾,較好地使色彩還原的這種特殊作用是受到徠卡公司光學工程人員的認識和重視。因此在瑩石光學玻璃製造的鏡頭前另裝上一片防紫外濾光鏡是多餘和不必要的。在早期的徠卡鏡頭的複合鏡片的複合層中是加上了防阻紫外線的材料,而今的鏡頭則是採用鍍膜技術來阻隔紫外線的干擾。

優秀的組裝工藝對鏡頭的重要性
要評價一隻鏡頭的效果,僅就光學表現還是不全面的,如果鏡頭的零部件裝配工藝粗糙
不良是徠卡人所不允許的。他們認為零部件的裝配應該是認認真真,一絲不苟和合乎科學的,鏡頭無論在任何情況下,都應是徠卡水平,這涉及到機械結構,也牽涉到光學設計,特別是對單鏡頭反光相機來說(徠卡R型相機)組裝工藝的科學和嚴格性更是如此。比如光圈自動收縮功能和工藝安裝會牽連一連串的相關問題以及它和機身結合的問題。光圈自動收縮功能必須在1/20秒內由最大光圈自動收縮至最小光圈,這個收縮動作要在快門開始啟動曝光時準確完成,否則會造成曝光失誤。整個機械部件傳動過程中盡可能輕盈,這樣才可以減輕柏機的震動,使優質鏡頭的表現力能有充分的表現。徠卡公司的員工認為"優秀的組裝工藝是優秀鏡頭的一半",這是千真萬確的。所以每隻徠卡鏡頭總是嚴絲合縫,旋轉推拉自如,連刻印的光圈,距離的標誌都是那麼嚴謹準確,鏡頭外筒的上漆工藝是無可挑剔的。

輕巧結實令人愛不釋手的鏡頭
不少徠卡相機使用者希望鏡頭輕些但又結實。徠卡公司設計鏡筒時,挑選的是優質鋁合金,這可以使鏡頭重量減輕,但這僅在對焦筒的螺紋上適用,整個鏡頭是由鋁合金與銅鋅合金組合而成,雖然份量是稍重了點,但卻帶來比較穩定的手感和效果。強化玻璃纖維材料是可以使鏡頭的重量減輕,但它無法承受大幅度溫差和熱脹冷縮的影響,這當然會影響鏡頭的精密度和影像的質量。減少鏡頭筒零部件的寬厚度是可以減輕鏡頭的重量,但會降低和影響鏡頭的堅固耐用性。在選擇鏡筒的材料時,徠卡公司首先是考慮堅固耐用,這也是徠卡鏡頭受到歡迎的原因。

您擁有享有盛譽的徠卡鏡頭,您就能享有最佳的影像質量和色彩的表現。既便光圈全開時,它仍擁有優秀的銳利度、反差和解像力。幾十年來徠卡鏡頭一貫如此表現,這是徠卡人的傑作和驕傲。