光学技术

非球面镜片

突破摄影镜头宿命的另一种镜片

揭开一片面纱,映入眼帘的世界仿佛和刚从睡梦中醒来一样清晰。实现了L独有的鲜明清晰的描写性能的另一种镜片。它经历了艰难险阻,多年以来,被光学设计员称为“梦之镜头”,这就是“非球面镜片”(Aspherical Lens)。通常,相机镜头是通过将切掉光轴上一部分有球心的球面的“球面镜片”进行组合而制成的。但是,这些球面镜片所拥有的理论宿命是“不可能将平行光线完全汇聚到一点”。为了攻克这一课题,佳能研究出使光线汇聚在一点的理想曲面,即拥有非球面曲面的“非球面镜片”。

虽说是非球面,但一眼就能够辨别的产品很少,乍一看和球面镜片几乎没有区别。正因如此,要将计算基础上得到的微妙曲面做成镜头的形状要求具有精确度在0.1微米(万分之一毫米)以内的加工技术,以及高精确度的超精密测量技术。不仅要将玻璃材料制成设计值所设定的形状,而且还要确立高速研磨技术。这一课题一直未得到完全解决,直到1971年,在无需反射镜上升就能进行拍摄的单反相机镜头领域,诞生了研磨非球面镜片镜头“FD55mm f/1.2 AL” 。要求增产的订单像雪片般飞到工厂,与此同时,研究一直在持续进行,当世界首创的纳米(百万分之一毫米以下)级定制量产加工机制造出来时已是2年后。

这种加工机不存在光波长1/32、即0.02微米(10万分之2毫米)的误差,以如此精确度研制出来的镜头,实现了L独有的精益求精的描写性能。如今,非球面镜片制造技术仍在不断地发展。进入20世纪80年代后,大口径玻璃模铸(GMo)非球面镜片的研究开发取得了进展,1985年成功实现了实用化。用超精密加工制作的非球面模具,使高温玻璃直接成形的玻璃模铸技术于2007年终于实现了对镜头凹面的高精确度非球面加工。采用这一技术,研制成功了超广角定焦镜头“EF14mm f/2.8L II USM”。

非球面镜片模具