一个高端相机镜头能卖几万十几万,疯了吧!不就是几片玻璃的排列组合嘛,为什么能卖那么贵?这里面其实是有原因的。镜头中的光学设计就不用讲了,这是成像的根本;而镜头中镜片材质和镀膜技术则是对画质进一步提升的关键。
就拿镜片镀膜技术来说吧,可能大家会觉得很高大上,其实生活中我们都会遇到。比如很多眼镜党朋友们,肯定会遇到这样的情况:在冬天从室外到室内之后,眼镜上全是雾气,根本无法看清楚东西。
如果这时给镜片加一层防雾膜,就算是寒冷天气,眼镜也不会起雾了,是不是非常的便利?当然了,给眼镜镀膜还是算幼儿园水平的,高级点的就是给各种光学镜头镀膜,而这些技术嘛,不好意思!大多都被国外掌握,比如日本德国等等。
镜片镀膜技术究竟是怎么回事?中国为什么做不出来?
镀膜历史
镜片镀膜,其实很好理解,就是在镜片表面均匀地蒸镀薄膜的技术。但是这种薄膜是有讲究的,首先要非常的薄,几百纳米(俗话说头发的1%),其次是不止一层,是多层,也就是一层一层镀上去的,这跟咱们手机贴膜那样只贴一层是不一样的。干嘛要在镜片上镀膜?这个问题嘛,解释起来比较复杂,尽量用通俗易懂的语言来给大家说说哈。
小孔成像的原理,不知道大家还记得不?简单地说就是光线穿过一个非常小的孔射进来,并在墙壁上投射出一个像,这个像就是小孔外的景象,但像是倒立的,它可是现在任何相机成像的基本原理。这里面最不可缺少的是什么,哎,就是光源。
而相机上的镜头完全都是由一片片的镜片组成,镜片的本质其实就是玻璃,因此在光通过玻璃的时候必定要发生折射以及反射,这些相信大家在上学的时候都学过吧。由于每个镜片都有两个反射面,因此镜头中的镜片数量越多,光线进入镜头后发生的反射和折射的次数就会越多。
这样的现象会导致什么问题?
理想情况下,光线能够完全透过镜头,并正确地在底片上完全聚焦。但是事实上,由于每一种镜片都受到自身物理因素的限制,就会导致相差的产生,不可能让所有角度的光线完全穿过。当取景有强光或者逆光时,再强的设备或摄影师也无法避免镜头的"眩光",这就是我们俗称的"鬼影",导致画面产生光晕或者大面积发白,严重影响到拍照成像。
镜片的研发工程师们,为了解决这个问题,就想到一个好办法。那就是在镜头的表面,镀上一层膜来增加透光的效果。后来随着对于镜片要求的不断提高,单层镀膜已经不够用了。要知道可见光是由不同颜色的光组成的,为了使这些光都能满足高的透射率,那就必须要用多层镀膜。
当然了,这些膜的功能也各有不同,大致可分为这么几大类:增透膜、反光膜、滤光膜、偏振膜、保护膜和电热膜等等。
好的镜头之所以比一般镜头贵,是因为它能够分辨出更细微的差别。打个比方,一支普通的步枪,配上一只瞄准镜,它一定比原来打得更准。反过来没有瞄准镜的狙击枪,就无法体现它的优势所在。而镜头镀膜技术的优劣,直接关系到镜头成像品质的高低。镜头中存在像散和色散的现象,这两种现象会导致镜头不能完全聚焦,无法获得焦点锐利的图像。像散可以通过不同镜片的组合进行消除,而色散的控制,除了现代的消色散镜片以外,更主要的是依靠镜头的镀膜技术。
镀膜技术
镀膜手段有很多,但大体上分为化学镀膜法和物理镀膜法。上世纪七十年代前,主要使用化学镀膜法为镜头加上镀膜,但是这种方法必须严格控制化学溶液以及反应时间,因此这种方法的成品率非常低,无法批量生产也无法制作多层镀膜,而且由于使用了化学溶剂,所以非常的不环保。
随后出现了一种物理镀膜法被人们普遍使用,物理镀膜法以真空蒸镀、离子镀等多种不同的形式进行。比如在真空环境中把镀膜材料加热到蒸发温度,然后沉积在上面的镜片基材上的过程,就像烧开水的时候,上面放一片玻璃,就会结出水珠一样。物理镀膜法相比化学镀膜法的优势就在于,镀膜的强度更高、均匀性更好,而且最重要的一点是可以进行多层镀膜。
镀膜原理看似很简单,但是真正做起来却是非常难的。
要知道一个区区数层的膜层,每天却要承受风吹日晒的考验,所以镜片镀膜需要有独到的技术才能应对。这里就不得不提到,日本的几家老牌光学公司。比如日本旭光学公司,在1969年就完成世界相机史上最早的7层防反射膜。要知道虽然此前3-4层的多层镀膜技术已经成熟,但是超过6层以上的镀膜,仍然是难以完成的目标。
一般来说,镜片表面的镀膜层本身是无色透明的,只有没有透过镜片的光线会被反射回来,形成人眼可见的反光,透过镜片的光线越多,反光则越弱。不镀膜的镜头,其镜片的透光率比较低,镜片表面的反光比较严重,对光谱中的各种光线都有较强的反射。而7层镀膜的效果,可以说是非常厉害了,它的反射率极低,仅有0.2%,透光率能达到99.8%,而且色彩还原更加真实。德国这边也不甘示弱,卡尔蔡司公司也紧随其后,对,就是制造阿斯麦光刻机镜头的那位老哥。
它在1972年也推出了多层镀膜的T*镜头,这种镜头可以镀6层膜,也有使用8层镀膜,效果也是杠杠的!既能减少光线反射,也能配合镜头内的特殊光学玻璃,在提高透光的同时让成像更清晰锐利,能更真实地还原画面。
当然了,如今的镀膜技术又升级了一个Level,不仅可以阻挡紫外线、阻挡特定的波长,还具有更好的防尘,防油脂的能力。
现在,这个技术被河南的一家公司攻克了!
2月20日,河南省“奋进新征程 建功新时代”采访团来到南阳市,走进河南镀邦光电股份有限公司(以下简称“河南镀邦光电”),在公司生产车间内,机器开足马力,工人们互相配合,一批批镀膜产品正在源源不断地从生产线上完成加工,处处呈现出一派繁忙景象。
“通过功能镀膜,可以让智能电脑一体机外屏等多种产品具备3A功能,比如防指纹、防眩光、防反光等。”据河南镀邦光电股份有限公司董事长李智超介绍,镀邦光电先进的功能镀膜技术,可以让手机具有个性化的炫彩外观视觉质感,其超硬膜层使其更加防滑耐磨。
河南镀邦光电是由中光学集团股份有限公司等发起设立的一家超硬光学功能镀膜专业企业,公司投资8.5亿元建立了规模化生产的NCVM超硬光学功能薄膜生产线,形成了年产智能手机、车载显示等领域用的光学功能薄膜及相关器件超过1亿件生产能力。
手机镜头、合色棱镜、数字投影仪、影院高清放映机……在河南镀邦光电的产品展示柜前,大大小小的展品,让人应接不暇,惊叹不已。工作人员拿起合色棱镜向记者介绍道:“合色棱镜就是投影仪里的核心的光学零部件,主要功能就是分光,将自然光分为RGB也就是红绿蓝三个纯色光,在通过其他光路进行合成……”
神奇的原理、高端镀膜技术,这些不平凡的科技,竟已悄然走进了我们的日常生活。
李智超说:“我们在镀膜技术领域,围绕低温等离子体增强磁控溅射镀膜、离子束辅助沉淀技术,展开了相关的系统化研究、应用,制定了国家相关行业标准,打破了相关设备和材料被国外垄断的局面。如今,镀膜技术不仅可以用于传统的光学玻璃,还可以应用于塑料、金属等多种不同材质,通过对材料表面的增强改性处理,赋予材料本身不具备的光学、机械、电磁等优异的特种功能。”
文章来源: 52赫兹实验室,河南经济报