畫質(zhì)與防抖的融合松下全畫幅鏡頭70-200mm F2.8設(shè)計(jì)大揭秘！.
? ? 大家好。歡迎來(lái)到 “光學(xué)設(shè)計(jì)部”。這是一檔深入探討LUMIX鏡頭的專欄。在“光學(xué)設(shè)計(jì)部”中，我們的設(shè)計(jì)人員將為大家介紹鏡頭設(shè)計(jì)的解讀和特點(diǎn)，分享一些在說明書上看不到的細(xì)節(jié)和想法。對(duì)于正在考慮購(gòu)買鏡頭的朋友，我們希望大家能夠更好的了解LUMIX鏡頭的設(shè)計(jì)理念；對(duì)于已經(jīng)擁有LUMIX鏡頭的用戶，我希望大家能通過拍攝體驗(yàn)到這些鏡頭背后不為人知的細(xì)節(jié)和用心。
? ? 這是一篇由開發(fā)者撰寫的文章，里面可能會(huì)使用許多專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)解讀鏡頭。相信大家讀完之后，也會(huì)對(duì)你的鏡頭有更深的了解。第三期我們講述的是LUMIX S PRO 70-200mm F2.8 O.I.S.，由西岡擔(dān)當(dāng)。
LUMIX大口徑長(zhǎng)焦變焦鏡頭的目標(biāo)
? ? 在LUMIX S系列中，尤其是在特別強(qiáng)調(diào)畫面表現(xiàn)力的旗艦型號(hào)“S PRO鏡頭”中，這款“LUMIX S PRO 70-200mm F2.8 O.I.S.”設(shè)計(jì)定位是大口徑遠(yuǎn)攝變焦鏡頭?！癝 PRO鏡頭”在畫面表現(xiàn)力、背景虛化、塑造立體感等方面始終追求著“毫不妥協(xié)”這一理念，其性能和品質(zhì)均通過了徠卡相機(jī)公司的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，并獲得“Certified by LEICA”認(rèn)證。
此外，新的光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)有效的抑制了呼吸效應(yīng)，使得視頻拍攝更加穩(wěn)定。我們的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一款能夠同時(shí)滿足靜態(tài)圖像和視頻創(chuàng)作者需求的鏡頭。
此外，為了防止手持拍攝時(shí)容易發(fā)生的相機(jī)抖動(dòng)，鏡筒中內(nèi)置了專用的相機(jī)抖動(dòng)校正鏡頭組，通過實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)提供機(jī)身防抖和鏡頭防抖，松下首次在長(zhǎng)焦端實(shí)現(xiàn)了高達(dá)“7檔”的相機(jī)抖動(dòng)校正。
此外，該鏡頭支持使用1.4倍和2倍增距鏡，安裝2倍增距鏡時(shí)，可以擁有最遠(yuǎn)400mm的超遠(yuǎn)攝范圍。
接下來(lái)我將介紹光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)在開發(fā)這種大口徑遠(yuǎn)攝變焦鏡頭方面的要點(diǎn)。
畫面表現(xiàn)力的追求
下圖是S PRO 70-200mm F2.8的鏡頭結(jié)構(gòu)圖。
鏡頭結(jié)構(gòu)采用17組22枚構(gòu)成的光學(xué)設(shè)計(jì)，采用1枚非球面鏡片來(lái)抑制球面像差，并通過最 佳配置2枚超低色散鏡片和3枚低色散鏡片來(lái)徹底修正色像差，在整個(gè)拍攝區(qū)域?qū)崿F(xiàn)清晰銳度極 佳的畫面描繪。
變焦時(shí)，鏡頭采用鏡筒長(zhǎng)度不變的內(nèi)變焦方式，即使變焦時(shí)，鏡頭前端與被攝體的距離也不會(huì)改變，因此相機(jī)整體的重心變化較小，可以保持穩(wěn)定的取景，拍攝更為舒適。
從結(jié)構(gòu)圖來(lái)看，在七組變焦配置中，變焦時(shí)移動(dòng)的每個(gè)鏡片組的折射率順序?yàn)?"正-負(fù)-正-負(fù)-負(fù)"，每個(gè)鏡片組都經(jīng)過高度像差校正，以在整個(gè)變焦范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高描述性能。對(duì)于對(duì)焦鏡頭，采用雙對(duì)焦配置，使用鏡頭后部的兩個(gè)透鏡組（紅框）。在開發(fā)鏡頭時(shí)其他公司的大口徑遠(yuǎn)攝變焦鏡頭，采用鏡筒前方的透鏡組作為聚焦鏡頭的配置是主流。然而，由于鏡筒前部的鏡頭球的外徑大于鏡筒后部的鏡頭球的外徑，因此存在構(gòu)成調(diào)焦透鏡的鏡頭球的重量變重的問題。當(dāng)鏡頭球的重量變重時(shí)，難以加速和提高自動(dòng)對(duì)焦的精度。為此，在本70-200/F2.8的光學(xué)設(shè)計(jì)中，采用鏡筒后部的2個(gè)透鏡組作為聚焦透鏡，實(shí)現(xiàn)了鏡頭球的小徑化和輕量化。
此外，通過為構(gòu)成聚焦鏡頭的鏡頭鏡片選擇比重較輕的玻璃材料，我們成功實(shí)現(xiàn)了開發(fā)時(shí)設(shè)定的鏡頭重量。
通過獨(dú)立操作兩個(gè)對(duì)焦鏡頭組，可以有效控制球差和圖像表面彎曲，無(wú)論主體是否是在鏡頭中心，我們所拍攝到的照片都能夠?qū)崿F(xiàn)高超的畫面表現(xiàn)力。此外，也能夠抵消兩個(gè)對(duì)焦鏡頭中發(fā)生的呼吸效應(yīng)，抑制視頻性能所產(chǎn)生的呼吸效應(yīng)（聚焦時(shí)的視角變化）。
自然柔和的虛化效果
接下來(lái)，我將解釋我們?yōu)樘岣咛摶Ч龅呐ΑＲ话銇?lái)說，增加非球面鏡片的數(shù)量更容易實(shí)現(xiàn)更小的尺寸和更高的性能，但另一方面，更容易出現(xiàn)環(huán)線模糊，即球面虛化中出現(xiàn)類似年輪的圖案，從而導(dǎo)致部件成本增加。
在開發(fā)之初，我們?cè)?0-200/F2.8的光學(xué)設(shè)計(jì)中考慮了3個(gè)非球面鏡片的鏡頭類型。然而，經(jīng)過仔細(xì)研究鏡筒尺寸、虛化效果和部件成本之間的平衡，我們最終決定采用1個(gè)非球面鏡片的鏡頭類型，以抑制部件成本的增加并減少環(huán)線模糊。
在非球面鏡片的制造中，我們引入了新的加工方法，通過實(shí)現(xiàn)比以前更高的非球面形狀精度，使輪線模糊的現(xiàn)象明顯減輕。此外，通過實(shí)施在整個(gè)變焦范圍內(nèi)適當(dāng)控制球面像差的光學(xué)設(shè)計(jì)，該鏡頭可產(chǎn)生抑制雙線模糊的柔和散景。
力求實(shí)現(xiàn)相機(jī)“7檔”混合防抖
光學(xué)相機(jī)抖動(dòng)校正大致分為兩種方法:通過移動(dòng)主體中的圖像傳感器來(lái)校正相機(jī)抖動(dòng)的方法(B.I.S.)和通過移動(dòng)鏡頭中的一些鏡片組來(lái)校正相機(jī)抖動(dòng)的方法(O.I.S.)。
在這次的望遠(yuǎn)變焦鏡頭中，由于望遠(yuǎn)端的焦距長(zhǎng)達(dá)200mm，畫面抖動(dòng)效果會(huì)較為明顯，僅靠機(jī)身內(nèi)的抖動(dòng)補(bǔ)償無(wú)法充分進(jìn)行補(bǔ)償。因此，有必要在鏡頭內(nèi)部?jī)?nèi)置防抖鏡頭組。
下圖中用紅線包圍的3個(gè)鏡片組是防抖鏡片組。
在配備防抖鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)中，確保防抖鏡頭的重量、移動(dòng)量和校正時(shí)的分辨率非常重要。
如果防抖鏡頭的重量過重，則會(huì)導(dǎo)致防抖的部件結(jié)構(gòu)變大，難以進(jìn)行高精度控制。因此，減輕相機(jī)抖動(dòng)校正鏡片組的重量很重要。
在開發(fā)之初，我們的目標(biāo)是通過采用兩片結(jié)構(gòu)的防抖鏡頭來(lái)減輕重量，但這會(huì)導(dǎo)致像散較大，從而降低了分辨率。因此，我們重新設(shè)計(jì)了防抖鏡頭組中的鏡片配置，并將其從 2 個(gè)（負(fù)、正）配置更改為 3 個(gè)（負(fù)、正、正）配置，以改善像散問題。
此外，從 2個(gè)鏡片改為 3個(gè)鏡片也增加了鏡頭部件的重量。因此，通過將負(fù)鏡片的重量更改為輕約30%的材料，將正鏡片的重量更改為輕約10%的材料，并將鏡片形狀更改，使得每片鏡片的體積更小，由此能夠保持2個(gè)鏡片時(shí)重量。
此外，通過在相機(jī)抖動(dòng)校正鏡頭組的第二個(gè)鏡片中安裝了低色散鏡片，并且在第三個(gè)鏡片中采用非球面鏡片，即使在相機(jī)抖動(dòng)校正時(shí)，也可以抑制像散和倍率色差，實(shí)現(xiàn)極高分辨率性能。
正如我在開頭所寫的，通過實(shí)時(shí)鏈接相機(jī)機(jī)身內(nèi)部的B.I.S和鏡頭的O.I.S，我們首次在長(zhǎng)焦端的全畫幅無(wú)反光鏡中提供了7檔的高防抖效果。
兼容增距鏡
增距鏡的結(jié)構(gòu)使其從安裝表面稍微突出。因此，對(duì)于與增距鏡兼容的光學(xué)設(shè)計(jì)，需要在安裝面附近確保增距鏡尖端的安裝空間，如下圖紅線所示。
一般來(lái)說，安裝增距鏡后，光學(xué)性能會(huì)下降。但通過適當(dāng)控制從鏡頭最后一面的光線射出角度，可以最大限度地抑制安裝時(shí)的光學(xué)性能下降。
此外，當(dāng)安裝增距鏡時(shí)，由于可以在幾乎不改變與主體的距離的情況下將拍攝倍率設(shè)置為1.4倍或2倍，因此可以享受對(duì)主體的特寫拍攝。當(dāng)然，即使安裝了增距鏡，強(qiáng)大的防抖功能也能讓您安心地專注于拍攝，因此我們希望您享受使用增距鏡進(jìn)行拍攝的樂趣。
安裝2倍增距鏡時(shí)的效果
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