兵書十二卷之三：閒聊頂級鏡頭

2011-11-01 18:21 作者:趙嘉

沒有一個攝影師或者愛好者能夠拒絕頂級鏡頭的誘或，而到底什麼是頂級鏡頭，大家也是眾說紛紜。

其實頂級鏡頭是有一些規律可尋的，其中最重要的依據就是售價。對於攝影器材廠商來說，器材這東西絕對是「一分錢一分貨」的。一隻鏡頭的光學質量、操 控性上都接近那個時代的完美還不算，它還要經歷時間的考驗，在相當長（或許至少十年左右，而卡爾蔡司認為應該達到30年）的時間裏保持它的光學質量、操控 性不降低才可以被稱為頂級鏡頭。

有很多獨立鏡頭廠商生產的鏡頭都不得不在成本和市場之間做出妥協，使得他們在設計、材質、工藝上於質量和成本之間做痛苦而精確的平衡，這樣也就注定了他們 不可能把鏡頭做到頂極。而即便是老牌的攝影器材廠家在試圖推出自己的頂級鏡頭時也會持非常謹慎的態度。畢竟現在的市場競爭太激烈了。

頂極鏡頭通常也很難在變焦鏡頭中產生。從理論上來講相同成本的變焦鏡頭和定焦鏡頭是不可能具有可比性的。試圖製造和定焦鏡頭同樣好的變焦鏡頭勢必要 大幅度的提高成本。這樣我們又回到了剛剛提到的向市場妥協的問題。徠卡M系列的徠卡Tri-EImar—M 28-35-50mmF/4變焦頭和康太時新的N卡口的Zeiss Vario—Sonnar
T*17-35mmF/2。8N變焦鏡頭是我接觸過的比較出色的變焦鏡頭，大家如果有興趣可以試驗一下。

頂級鏡頭多數是大口徑的定焦鏡頭，但不是所有的大口徑定焦頭都可以成為頂級頭。比如說50mmF/1。4這種產量非常大的鏡頭。畢竟，成本和價格要適應市場。

通常的來說。同廠的新鏡頭要比同規格的老鏡頭好。當然。還有一些多年前製造的特殊鏡頭在當時極出色。其中像徠卡的一些著名的鏡頭，還有像尼康的 300mmF/2.0之類(現在連模具都砸了。算是絕了版》。再有像蔡司一些名氣很大的C/Y卡口的手動對焦鏡頭，以及一些需要特別定做的鏡頭。不過，它 們多數都是很多年前設計的了，理論上講。光學質量不能和新設計的AF鏡頭相比，雖然它們不少在工藝上都格外的真材實料，也具有一些特殊的味道，但我們還是 要相信，任何廠家的光學設計和製造能力都是在不斷提高的。

光學設計

鏡頭設計是一個很複雜的事情。和外行人設想的不一樣，鏡頭的設計絕對是一門藝術，是一門和攝影不相上下，需要設計師發揮想像力、創造力和直覺的藝術。

頂級鏡頭遇到的問題千千萬。毫無疑問，遇到的第一個問題。就是：設計。其實真正決定鏡頭光學性能的應該是它的光學結構。計算是設計光學結構的基礎，早期的光學設計計算是非常困難的。設計師的經驗和直覺非常重要。所以我們現在才會對那個時代傑出的鏡頭設計師佩服得五體投地。

記得曾經看過尼康公司一張老得發黃的照片。拍的是上世紀三四十年代設計部裡的「光學計算車間」：一間大屋子。擺上30多臺手搖計算機和30幾個妹妹。她們 每天的工作就是搖著計算機計算方程。那時候一個鏡頭的光學方程的計算大約要花上1個禮拜的時間。如果不合要求。這一個禮拜就算白搖了。修改設計重新再搖還 要再花上一週。

那時候的鏡頭和現在的不僅設計上沒法比，製造上的誤差寬容度也大。裝配工藝現在看起來也很粗糙。所以現在日本專門有作坊把老舊的徠卡鏡頭重新研磨拋光。再組裝起來。成像依然很不錯。

上世紀50年代末造出了光學計算機，可以在一天之內完成以前那個「車間」一週的工作，於是剛才說過的30多臺手搖計算機就變成了30多臺手搖垃圾，30多個妹妹就只能下崗了……

設備的革命使大量、快速，設計新鏡頭成為了可能。所以我們現在可以看到24mmF/1.4、55mmF/1.2、200mmF/1.8這樣的鏡頭。無疑。時代的進步是和電子計算技術的發展緊密相連的。

當然攝影這門藝術總是跟人類科技的進步相隨的。

裝配技術

但是。鏡頭水準的提高不能夠僅僅靠計算解決，計算只是鏡頭設計的輔助手段，更多的依然是靠設計師的天分和創造力。而且即便從設計上認為完美的鏡頭。是不是 能夠生產。也要受成本和裝配等方面的影響，高超的光學設計只是向一隻成功的鏡頭邁出的第一步。設計得再好生產不出合格的鏡頭也是白搭。將鏡片安裝到鏡筒裡 去可不是一件特別簡單的事情。

裝配工藝常常也決定著鏡頭的質量，而鏡頭的組裝根本不可能完全自動完成。

徠卡公司對於手工組裝鏡頭有著特殊的能力與偏好，但是頗有一些鏡頭也就是因為裝配工藝過於複雜，難度過大結果只生產了很少量就停產了。

尼康也有這種情況。它最看家的鏡頭AF28mmF/1。4D在機械上使用了尼康最新的Double CRC技術。CRC對於尼康的老用戶來說應該是不陌生了，現在很多尼康的廣角鏡頭為了追求近距離的影像效果都使用了CRC的技術。前幾年能見到有人把尼康 的CRC技術說的神乎其神的。其實這CRC在設計上沒什麼特別之處。只是在鏡頭最終裝配的時候要特別的精密。

而所謂Double CRC，實際上就是鏡頭的最後3組鏡片在聚焦時相互「獨立」運動。使得近距離聚焦時鏡頭仍能保持較高的成像質量。

如果拆開28mmF/1。4就會發現，其實這3組鏡片是以倒數第二組為基礎做非等間隔運動的。機身通過小螺絲刀傳過來的力經「行星減速器」 帶動倒數第二組運動。它的運動又通過一個在鏡筒壁上的 「空間曲線齒輪」帶動鏡筒壁旋轉;鏡筒壁的旋轉再通過另外兩個「空間曲線齒輪」傳遞給兩個精密絲槓來分別帶動倒數第三和第一組鏡片做獨立運動，從而實現所 謂Double CRC。從動兩組的直線運動距離大約是主動組的90％左右。這隻鏡頭內部機械結構複雜裝配困難，要求精度高。這也是尼康唯一的採用如此複雜機械結構的民用 鏡頭，裝配過程中的公差配合要求到2u以內。這樣的公差要求就使得裝配過程十分複雜，在自動化的今天這樣的鏡頭還是只能自己動手裝。因此產量很低。在日本 有人稱此鏡頭為「百變妖」，就是因為其為純手工裝配。天下沒有完全一樣的兩隻鏡頭。

光學材料和鍍膜

頂級鏡頭和材質有著極大的關係。舉例來說，廣角鏡頭的成像質量要遠遠比標準鏡頭和中長焦距鏡頭差，它的第一片透鏡的主要作用是收集儘可能多的光線， 並將入射的光線作大角度的偏轉使其轉向鏡頭光軸方向。這就對製造這片透鏡的材料有一些特殊的要求(主要是高曲折率)。常用的材料是一種俗稱為「重火石玻 璃」的光學玻璃(其慣用代號為SF6)。

當然了，這「重火石玻璃」配方可以很容易在圖書館找到。但是。它有個致命缺點，就是嚴重的色差和對色譜的截斷，說白了就是對藍光的截斷的問題。如果原封 不動抄書本上的配方。做出的鏡頭拍出來的片子上面的人物就都會變成黃膽肝炎患者了。可能有人會提出用螢石(氟化鈣)一類的低色差材料改進「重火石玻璃」的 性能，在長焦鏡頭上可以。但是在廣角鏡頭上就比較難了，因為其曲折率達不到要求。所以各大廠家還是要靠在「重火石玻璃」配方里加入各家的獨門「味素」，來 作為改善它性能的一個關鍵因素，至於那些「味素」究竟是什麼。這問題的答案實際就是為什麼蔡司是蔡司、徠卡是徠卡。

提高鏡頭性能光靠在玻璃裡面加些「味素」也是不行的。「味素」只是「味素」，不可能替代炒菜成為主料。而且「味素」雖好，但是加了它可能又會帶來其 它的問題。比如。加了某些成分就容易使玻璃在熔煉過程中產生微小的氣泡和渾濁，這意味著在光學性能上得到了改進的同時卻增加了加工製造上的困難。所以有些 廠家宣稱它們的鏡頭降溫需要一小時一攝氏度經歷數月而成，明白其中原委了吧。所以說這天下沒有十全十美的事一隋。在一方面撿了便宜，就得在其它方面付出額 外的努力。總之上帝是公平的，所得到的與所付出的是成正比的。

既然不行，又在鏡頭上鍍膜來增加鏡頭的透光性和減少眩光是大家早就知道的事實了。但情況遠不止那麼簡單。

最早的鍍膜技術其實就是把熏衣草點燃。用煙霧在鏡頭上「熏」上一層膜。後來又出現了可以在鏡頭上鍍上幾層乃至幾十層膜的「超級鍍膜」技術。為什麼要給鏡頭鍍上那麼多層膜呢?為什麼不同鏡頭的鍍膜顏不同呢?僅僅是為了增加鏡頭的透光性嗎?

前面已經講過有關「重火石玻璃」的一些介紹。大家知道重火石玻璃對色譜中藍光部分有截斷，各家又各展本門獨門武功來「改進」它的光學性能。我在這裡用的是 「改進」這個詞，可不是「改變」；俗話說「江山易改，本性難移」。光靠在玻璃原料里加一些「味素」還是不行的。為了使鏡頭的色彩還原更真實，各家還需要繼 續在鏡頭裡外下功夫。在鏡頭搭配上盡展各門武功。比如鏡頭內某一片鏡片偏紅。那麼就在光路裡用一片偏藍的鏡片來「中和」一下；如果這樣還是不能滿足要求。 就在鏡片鍍膜上下一點功夫，給鏡頭戴上「有色眼鏡」了……

非球面技術

剛才講到了鏡頭的光學方程，鏡頭是由幾片以至十幾片鏡片構成的。鏡頭裡的每一片都是其光學方程裡的一「項」，為了良好地校正各種像差，設計者就不得不適當 地增加方程的項數。而項數的增加就體現在鏡頭片數的增加、加工的成本的增加以及更難以解決的色差和邊緣質量的下降，所以真正的好鏡頭設計師會很在意鏡片數 量。

卡爾。蔡司上世紀70年代曾經給徠卡M系列做過一隻15mmF/8的鏡頭。現在賣到天價。後來在它的基礎上給自己G系列重新設計了Hologon 16mmF/8的鏡頭，只有驚人的5片3組，獨步天下直到現在。

那麼如何在保證鏡頭光學質量的前提下精簡鏡頭的片數7解決問題的辦法之一就是採用「非球面鏡片」。

沒有非球面鏡片就不會有現在的大口徑鏡頭。其實在非球面鏡片還是陽春白雪的年代人們就已經把大光圈的廣角鏡頭製造出來了。十幾年以前。卡 爾•蔡司給 ARRIFI。EX電影機配套的18mmF/1。2鏡頭，英國Cooke公司製造的20—100mmF/2。8變焦鏡頭就曾經以優異的光學成像質量聞名於 世，但是那些鏡頭為了達到目的投資的本錢也非常大。像那20—100mm鏡頭的結構是14組21片，重量將近5Kg。當然它也是物有所值，動輒就是上萬英 鎊。也只有專業電影公司才有能力購買它們。

所以。事實上頂級鏡頭的最重要問題並不是人們沒有能力製造出他們，只不過市場太小。沒有必要把它生產出來而已。

有些人說採用非球面鏡片會大大增加鏡頭的成本，其實正相反：如果沒有現在高精度的非球面鏡片。就不會在現在這樣的價格上實現這麼高的光學質 量。而如果全部採用球面鏡片的話，雖然同樣可以達到與採用非球面鏡片的效果，但是其體積和重量必然大大增加。從另外一個角度來看加工製造起來可能比採用非 球面鏡片更複雜。更困難。最終的價格恐怕遠比現在採用非球面鏡片的鏡頭要高得多。徠卡所謂的「八枚玉」就是一個很好的典型案例(參考59頁)。

「非球面鏡片」從加工技術上說也分好幾種。用光學玻璃逐個精密研磨，這自然最好。可以加工出相當複雜的曲面的鏡片；但是個體性能的離散性也比較高，於是乎 廢品率也較高，從而增加了成本。當然也可以採用樹脂在玻璃鏡片上「鍍」上「非球面膜」或直接採用「非球面樹脂鏡片」降低成本：但是由於其熱膨脹係數較玻璃 大許多，所以在高檔鏡頭裡很少採用。還有一種方法是採用光學玻璃鑄造，因為是從同一模具裡「脫胎」出來，所以個體性能一致性好，便於大量生產，而且材料又 是光學玻璃，可以說是一種比較理想的加工方法。但是同時模具的加工又成了問題。這就是金屬模具加工的困難。太大就無法用MOULD法來加工了。

現在經常可以看見很多網路論壇和攝影雜誌在挑起攝影鏡頭的「第三次世界大戰」，一群人扛著長槍短炮出去拍樣片，進行「鏡頭測試」。基本上也就是個解析度測試，實拍的圖片幾乎也沒有實際意義。因為人眼用於判斷上的個別性視覺差異太大了，根本沒有任何可比性。

最近幾年比較時髦看MTF曲線。頗有人把它奉為圭皋，言必稱MTF。其實真正的完整的MTF曲線絕對不應該只有一張的。據說尼康對於本廠的鏡頭要測量至 近、 50倍焦距、無窮遠至少3組RGB特性9張MTF曲線。只有這樣才能比較全面的評價一個鏡頭的性能。現在好像只有蔡司是在說明書上公布MTF的，算是比較 老實，雖不全面，也總比沒有強。

要知道，鏡頭對不同頻率的光(顏色)的傳遞特性是有所不同的。所以只有對白光源測試所得到的MTF曲線只能供大家參考參考。

其實事實上還有一種叫PTF的曲線，那是反映鏡頭的「相位再現」特性的曲線。大家知道光是具有波粒二相性的。作為「波」其三大基本特徵就是：頻率、振幅、相位。而人的眼睛對光線的相位特性不是很敏感，但是光波作為信息的載體。鏡頭好比一個「空間傳遞函數濾波器」。光所攜帶的任何信息都要被其「過濾」。

MTF 曲線可以說是這個「濾波器」的「頻率響應曲線」，至於其的「相位特性」由於人們眼睛的缺陷在設計攝影鏡頭時往往不加注意。但是，其實鏡頭本身就是個很複雜 的光學方程式，光作為波的三大特徵在鏡頭的方程中都要被體現出來。光的速度是非常快的。而鏡頭本身又具有某種「計算特性」。所以結果會是個極其複雜的事 情。

有趣的是，現代光學中有一門名為「計算光學」的分支，就是利用光的速度來完成特定的複雜方程的計算。入射光線根據各種條件被調製好。射入鏡頭。經過鏡頭這 個「光學計算機」運算，對從鏡頭射出的光線的特性進行測量就可以得到鏡頭所代表的方程的運算結果。有些洲際導彈上的「光學計算單元」其實就是由幾百片鏡片 組成的一個球狀體。一個集現代資訊理論、光學技術以及電子科技為一體的「鏡頭」(如果它還能被稱作鏡頭的話)。

由於光線從其間穿過幾乎是不需要時間的。所以它的運算速度是當今任何電子計算機無法比擬的。作為導彈慣性制導的核心部件之一，它的精密程度直接關係到導彈命中的精度，其設計之困難，加工之複雜可以說是當今世界上高科技領域裡真正的頂尖技術。這或許才是我們這個世界上最頂級的鏡頭吧。

說到軍用光學儀器。那裡面還有很多光學中的頂級，和民品中的「頂級」真是天壤之別。尼康和老徠卡(二戰時期)都給軍方制做400mmF/1。4鏡頭，是專門用來觀測偵察用的。其高超的成像質量絕對令人吃驚。來，我們打聽一下造價，日 本的大概是40萬LJSD的樣子。如果哪位發燒友要實在是錢多得燒得慌。要買絕對「酷」的鏡頭不妨也可以從蔡司或尼康去訂購。估計也就一百萬美金就能解決了。

講了那麼多亂七八糟的東西就是想說明一點。鏡頭是一種不很精密的光學儀器，而且最終檢查它的是人的眼睛這麼個更不客觀的東西。而所謂的頂級鏡頭只是市場的產物。

當然，大家如果真的對頂級鏡頭有濃厚的興趣。不妨從下面幾隻35毫米相機鏡頭入手來瞭解它們:
卡爾•蔡司：G16mmF/8、G45mmF/2、55mmF/1。2、100mmF/2、N85mmF/1.2、N100mmF/2.8MACRO；
徠卡：M35mmF/1.4 ASPH、M75mmF/1.4M、28mmF/2、M AA90mmF/2、R100mmF/2.8APO MACRO，
尼康：28mmF/1.4、135mmF/2DC。
佳能：24mmF/1.4、85mmF/1.2、200mmF/1.8
賓得的43mmF/1.9也有那麼點意思。

少數變焦鏡頭也可以試試，比如徠卡M系列的徠卡Tr_。Elmaf- M 28-35-50mm變焦鏡頭和康太時新的N卡口的Zeiss Vario-Sonnar T*1 7-35mmF/2.8