方寸间的光学极致是什么（方寸间什么意思）

第1页：探索完美镜头——DO镜头

光学技术是一门非常精湛的技术。它之所以吸引人，被很多人推崇，就在于它是一种传统工艺与当下理念相结合的东西。相机的类型有数千种，但经典的光学结构和设计却只有几种。因此，在物理定律有限的范围内，我们不断改进和提高光学镜头的性能并减小其尺寸。任何一个进步都可以说是一百个。又一成就。接下来笔者就以佳能EF镜头为例，为大家讲述一些目前还很神秘的镜头黑科技！

·探索完美镜头——DO镜头

在镜头设计过程中，工程师会遇到两个指标之间的平衡：——光学质量和镜头尺寸。理论上来说，镜头的品质越高，其尺寸就会越大。因此，你看到的高端镜头一般都拥有非常强大的外观和惊人的重量。未来镜头发展的一个方向与汽车非常相似，就是尽可能减轻重量，同时提供更好的性能。

佳能EF400mmf/4DOISIIUSM镜头的音量控制非常出色

随着科技的发展，当各种高科技镜头被发明出来后，镜头的种类和性能都得到了长足的进步。其中，DO镜片无疑是一个非常有前途的方向！作为首款采用DO镜头的全画幅自动长焦镜头，佳能400DO率先将400mm焦距大光圈镜头的重量控制在2000g以内！同时，70-300mmDO镜头将全画幅长焦镜头提升到了10cm的水平，甚至比常见的55-250套头镜头还要短很多。

DO镜片在光学特性方面非常“梦幻”。首先，它们具有与非球面镜片类似的成像特性。简单来说，无论是放大还是缩小，都不会出现明显的畸变。其次，理论上来说，DO镜片可以通过改变其衍射光栅的样式，可以在一定范围内调节光线通过镜片的角度，这确实是理想的）。在佳能官网上，厂商甚至明确表示“DO镜头的光学性能超越萤石和UD镜头”。

DO镜片的加入可以有效缩小镜片的尺寸

在目前的应用中，制造商普遍采用多层衍射透镜的原因是利用其与普通透镜相反的色散特性。普通镜片产生的色散是，蓝、绿光等短波长可见光在靠近镜片的方向，而红光等长波长光在远离镜片的方向；而多层衍射透镜则具有相反的效果，红色在靠近透镜处色散，绿色在靠近透镜处色散。蓝色蔓延开来。看图就更容易理解了！

由于多种因素的影响，目前多层衍射透镜的制造和应用都非常保守，而且这类透镜还有很多特性没有在实际应用中得到体现将要）。体现在产品上，即便是目前这项技术最成熟的佳能，也只推出了三款DO镜头。但这足以说明DO镜头的强大实力。有兴趣的朋友可以找附近的体验店亲自尝试一下。

第2页：镀膜黑科技——SWC亚波长镀膜

·镀膜黑科技——SWC亚波长镀膜

镜片镀膜技术发明于一百年前，三大创新发生在1935年左右，单层氟化镁减反射镀膜的应用；1975年左右，出现了蔡司T*、宾得SMC等一批产品，这一系列多层复合镀膜最少为5-6层，最多为7-8层；第三次涂层技术创新正在进行中。近十年来，一些“纳米级”涂料正在悄然兴起。被越来越多的镜头所采用。今天主要给大家介绍两款非常神奇的镀膜，——SWC亚波长镀膜和ASC空气球形镀膜。

ASC空气球形涂层示意图

小空间里的光学完美，解析EF镜头的前沿技术

SWC亚波长镀膜示意图

镀膜的一个非常重要的功能就是减少反射，尽量保证所有的光线穿过镜头，遵循镜头设计的光路。尤其要避免的是不规则反射，这对图像质量是致命的。镜片的曲率越大，出现不规则反射的可能性就越大。因此，传统的镀膜技术很难有效抑制反射。这时候就必须依靠特殊的技术来解决这些特殊的镜头。

SWC涂层是一种基于仿生学原理的技术。科学家发现，一些夜行性昆虫的眼睛反射率很低。原因是它们的眼睛表面存在一些纳米级的微小凹凸。因此，这些不均匀性可能非常明显。抑制反射光。

亚波长结构化涂层在镜片表面形成小于可见光波长的楔形微结构。这种结构可以连续改变折射率，从而消除折射率突变的边界，可以实现比气相镀膜更理想的反射抑制。影响。蒸气镀膜是在镜片表面形成一层小于可见光波长的薄膜。可以抑制光反射，但随着光的入射角度增大，其效果会减弱；而采用亚波长结构镀膜，即使光线入射角度较大，其减反射效果依然优异。

佳能11-24mm镜头有两套SWC水晶镀膜和ASC空气球面镀膜！

从实现原理上来说，SWC涂层采用了一种非常特殊的结晶方式。它不是常见的化学染色或蒸汽粘合原理。SWC的呈现效果颇为“科幻”。不过，作者推测，如果用手触摸这种镜片，小晶体就会碎成碎片……

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·EF再次推出——ASC空气球形涂层

这又是一项黑科技镀膜技术。虽然其目的与SWC类似，都是为了减少反射，但ASC作为佳能最先进的镀膜技术，无疑具有更加科幻的外观。

ASC空气球形涂层是一种复合涂层

ASC涂层可以看作是一种复合涂层，它由两部分组成。下面的蒸气镀膜可以看作是常规的多层减反射蒸气镀膜；上述对比中较厚的部分是在涂层内部均匀注入低折射率气泡而形成的低折射率层。这是传统减反射涂层的“升级版”。气泡层可以进一步减少传统涂料“无法处理”的反射光，达到更好的效果。

同样，由于其基于与气相镀膜相同的技术，因此在处理超大角度入射光时，ASC镀膜的效果会降低。此时可以与SWC配合使用，达到超级组合效果请参考EF11-24mm镜头的结构和感受强大黑科技带来的爽快感！

新款100-400mm镜头采用ASC空气球面镀膜

在一些长焦镜头上，比如前面提到的100-400II，ASC取代了SSC作为这支镜头的“主镀膜”，整个100-400II在锐度和防眩光方面始终有着出色的表现。焦距。这一进步或多或少应该归功于ASC涂层。从目前的结果来看，佳能口碑最好的新镜头，除了一些特别便宜的镜头外，大部分都带有SWC或ASC镀膜。因此，我们完全有理由对EF未来的新镜头，尤其是高端镜头充满期待。

第3页：小镜头福音——STM步进电机

·小镜头福音——STM步进电机

单反相机相对于手机和其他类型相机的最大优势是对焦速度快。现在很多手机厂商声称他们的焦点检测可以在0.X秒内完成。看来大家都觉得很厉害，是黑科技啊！不过，我还是想在这里普及一下。佳能单反的独立相位焦点检测装置的刷新率是毫秒级别的，也就是千分之一秒的级别。对焦系统的整体速度也是一个非常全面的考虑，综合了对焦系统的检测速度、镜头的驱动速度、电路响应时间……而如果以单反微单系统为例其中，最大程度决定对焦体验的就是镜头驱动器。

作为目前最大的单反镜头群，佳能EF系统销售的镜头涵盖了从1987年至今的各种产品，我们也可以明显感受到镜头驱动系统随着时间的推移变得多么彻底。进化。今天笔者就来讲解一下——STM步进电机和USM电机这两项核心驱动技术！

STM步进电机原理图

原则上，步进电机并不是一个特别前卫的概念。与通过电流控制速度的直流电机不同，步进电机通过脉冲信号控制旋转。由于这一原理，步进电机具有非常高的旋转精度。即使是五相或更多相的步进电机也能将精度控制在1度的旋转角度之内。

佳能自2012年起在所有新发布的小镜头中均采用了小型化STM步进电机，并得到了一致认可。由于步进电机带来平稳、高精度的驱动能力，配合最新的实时取景技术，可以最大限度地减少检测过程中的误差，带来准确、平滑的对焦。

近年来，佳能几乎所有的小镜头都配备了STM步进电机。

佳能的STM系统可分为齿轮传动和丝杠传动两大类。前者主要用于驱动小型定焦镜头。其特点是可以在类似于传统微马达、微声波马达的空间内实现更快的速度和更好的精度，比如40mm饼干镜头和全新的50F1.8STM。

STM+齿轮型单元和STM+丝杠型单元

丝杠驱动的STM电机主要用于采用后组对焦原理的变焦镜头。一个典型的例子是70D套件18-135mmSTM镜头。这种类型的镜头可以表现出异常安静和快速的对焦性能，以及出色的精度。尤其是作为套件镜头使用时，大大提升了入门级镜头的性能和口碑。

根据上述说法，STM技术几乎是一个完美的解决方案；但小型化的步进电机并没有特别大的扭矩，因此其应用基本上仅限于驱动小镜头和小镜头组；这些镜头一般是一些中小光圈定焦镜头，以及采用“后组对焦”原理的中小变焦镜头。诚然，这些镜头已经覆盖了APS-C相机80%以上的应用，因此可以预见，未来STM技术将实现跨越式发展。佳能一半以上的EF产品线已经完全取代了之前的微型电机和微型USM电机。

第4页：顶部镜头标配——USM超声波电机

·顶部镜头标配——USM超声波电机

如上所述，STM无法快速驱动大镜头移动。这些镜头的对焦电机大多基于环形超声波电机技术。音速马达大约在20年前就已经应用于长焦镜头，例如第一代佳能EF300F2.8和众所周知的第一代小白EF70-200mmF2.8L。

环形超声波电机具有低转速+低扭矩+无惯量的特点，并且由于扭矩储备大，几乎不需要使用太多齿轮组件等辅助系统，包括驱动大型长行程焦点比如600mm定焦系统，以及像85mmF1.2这样由多个镜头组成的重型“全动式”镜头组，超声波马达都能轻松应对。

佳能17-40mm镜头环形USM超声波电机定子

但由于大型USM的制造成本较高以及电路设计的难度，我们很难指望在4000元以下的镜头上看到它，小型化的微型USM已经在一段时间内取得了良好的认可，但趋势是被STM取代，STM相对稳定，寿命长。

USM已将全系列高级L镜片定为标准。

了解镜头对焦驱动技术。基本上，未来大家手里的佳能EF镜头，4000元以下的中低价位镜头大多会采用STM驱动，而更贵的大镜头则采用高性能环形USM驱动。目前，USM基本已经全系列高端L镜头标配，而STM的普及正在迅速展开，这对于入门级用户来说无疑是一个非常好的消息！

一直以来，大家都会认为镜片的发展比较缓慢。诚然，在物理学没有巨大突破之前，我们无法通过彻底改变镜头的结构和原理来实现光学品质的飞跃。但随着机械精密加工技术的积累，现阶段的许多“微创新”从多个角度推动了镜头的发展。例如，丰富的镀膜、特殊的镜片以及新的STM驱动技术在EF镜头上得到了广泛的应用。因此，我们有理由对目前的这一镜头改进机制给予更多的期待和认可。

写在最后——通过镜头讲故事

您需要发现镜头的魅力。一款镜头在顺光、逆光、侧逆光、夜景下都有不同的色彩表现和眩光风格。由于技术的进步，我们无需使用特别大的镜头就可以做到这一点。我们可以毫无负担地使用400mm这样的超长焦段，让我们体验到无鱼眼畸变的11mm超广角。然而，当你和我一样，看着我这些年积累的装满镜头的柜子时，似乎每一个镜头都能讲述很多属于它特定时间的故事。这也是很多人喜欢收集装备的原因之一！