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首先说这不是评测,我连镜头的影儿都没见着,纯粹就着已知的信息瞎侃,大家权当消遣看吧。
2012年03月15日 11点03分
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一、为什么是82mm口径?
有人抱怨这个,“滤镜贵又不好找”,“是不是佳能设计能力有限,只有做大口径才能与尼康、索尼三大元在同一水平线上”。有人认为增加口径有利提高广角成像,有利提高边缘成像,有利于减轻暗角……都不算错。我要从第一镜片组说起。
2012年03月15日 11点03分
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我们知道所有标准变焦镜头需要从长焦段望远结构(最简情况就是正透镜在前负透镜在后)变焦到广角段的逆望远结构(负透镜在前正透镜在后),俺在《恒定光圈镜头如何实现恒定》里面画过一张简图可以参考。对于这种望远到逆望远结构变化,往往有两中方案:
2012年03月15日 11点03分
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我们知道所有标准变焦镜头需要从长焦段望远结构(最简情况就是正透镜在前负透镜在后)变焦到广角段的逆望远结构(负透镜在前正透镜在后),俺在《恒定光圈镜头如何实现恒定》里面画过一张简图可以参考。对于这种望远到逆望远结构变化,往往有两中方案:
2012年03月15日 11点03分
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1.第一镜片组为正(汇聚透镜),第二镜片组必须为负透镜组(发散透镜)。长焦段增加第一二镜片组距离实现望远结构。广角段来第一二镜片组距离缩短后共同承担负透镜作用,后面的镜片组承担正透镜作用。
2012年03月15日 11点03分
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2.第一镜片组为负,第二镜片组为正透镜组。长焦段第一二镜片组减小间距,一起充当正透镜,后面的镜片组承当负透镜。广角段增加第一二镜片组的间距即可实现逆望远。
2012年03月15日 11点03分
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这里说的极其简单,实际情况远远复杂。后面还必须有第二个第三个逆望远或望远结构,否则不可能实现焦段要求,但俺不想绕进去,大家领会精神。
2012年03月15日 11点03分
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一直以来,很多24-70/2.8和一些28-70/2.8镜头,包括Canon的EF 24-70mm f/2.8L USM和EF 28-70mm f/2.8L USM、Nikon的AF-S 24-70mm f/2.8G ED和AF-S 28-70mm f/2.8 D IF-ED、适马的24-70mm F2.8 EX DG MACRO等等,都采用了第一镜片组为负的光学设计。俺在《佳能L镜头十日谈》中简单提到过,这种变焦结构限制了长焦焦距,但实现了全程f/2.8大光圈,为什么呢?
2012年03月15日 11点03分
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当第一二镜片组构成正镜片组时光学力量显然会下降,而且与后面镜片组的距离收到广角端结构的限制,望远比很低,不太容易增加焦距。但第一二镜片组分离构成逆望远结构,负透镜部分的效率比较高,有效通光孔径大,更容易实现广角端的大光圈。如果我们以大光圈而非长焦距为标变镜头的设计目标,既然长焦端的大光圈永远更容易实现,考虑广角端的大光圈,选择这个结构就很自然了。非全副的套头往往也可以采取这个方案,因为所需要的镜片尺寸和屈度都低,很容易实现小型化、低成本和性能兼顾,但焦段长一点、短一点都难。
2012年03月15日 11点03分
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第一镜片组为负的光学设计,广角段需要第一二镜片组分离,在考虑到后面的逆望远结构也要长度和后焦距离有限制,就出现了广角端镜头反而前伸的情况。
2012年03月15日 11点03分
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Canon按这个方案设计了设计了28-70/2.8,深挖潜力又拿出了EF 24-70mm f/2.8L USM的I代,可以想象,当Canon再次提升性能的时候又遇到了两难平衡了。
2012年03月15日 11点03分
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我们知道,镜头光学设计的核心是如何矫正光学不足,矫正在于镜片、曲面的搭配。以Canon的EF 24-70mm f/2.8L USM I代的矫正水平和基础,2010年的时候我们曾经见过Canon关于24-70/2.8的一个专利图片,当然我们也知道这种公开专利从来都表示这个设计绝不可能投产,但从哪个专利可以看出,整体设计与I代几乎没有区别,只是在镜尾局部做了调整,可能运用了更多的特殊镜片,但图片上看不出来。
2012年03月15日 11点03分
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继续深挖这个设计的难度在哪里那?EF 24-70mm f/2.8L USM已经是13组16片,是- +- + - +的6结构5变焦方案,无论是靠镜片校正像差还是靠结构优化变焦,效果都随着复杂化递减。而且采用负第一镜片组设计,第一个镜片的必须是大直径大曲率的镜片,双面前凸后凹的,这种光线汇聚成像发散留给后续镜片组的矫正密集度明显大,因而往往第一镜片采用非球面镜片,即便如此依然如存在性能提升的限制,边缘部分球差、横向色差和畸变都需要下更多的校正。
2012年03月15日 11点03分
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回过头来再看正第一镜片组的方案,长焦很好办,第一二镜片组分离就可以了。广角段需要第一二镜片组靠近充当负透镜组,这时候如果想实现大广角和大光圈就比价困难了,需要第二镜片组有足够的光学力量来抵消第一镜片组的影响,而且第一镜片组的效率低,广角时需要更大直径才能实现大光圈。但好处在于,第一镜片组再大,留给后面镜片组的校正的像差还是同一级数的。负第二镜片组的第一镜片曲度大,直径相对小,为校正镜片必须采用非球面结构,加工精度要求会比前一个方案更高。且缩短逆望远结构后,要处理更多的横向色差问题。
2012年03月15日 11点03分
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假设Canon按照原先的方案走下去,用更多的非球面、低色散镜片优化原先EF 24-70mm f/2.8L USM的性能推出II代,提升的空间明显有限,且增重、增加成本是必然的。然而原先第二方案的难点——高精度非球面加工和高性能低色散镜片——成本成品率都在提升。此消彼长,我们就很容易理解为啥Canon从传统方案改为今天这个方案了。其实今年来Sigma、Sony、Tamron的24-70/2.8都采用了这种方案。
2012年03月15日 11点03分
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前文说过,正第一镜片组的方案实现大广角和大光圈比较困难。如果希望EF 24-70mm f/2.8L II USM与I代成像水平相当,如果Canon依然选择77mm口径就必须加大镜片曲率来增加光学力量。增加镜片曲率反过来有增加了像差校正难度,循环往复抵消了选择正第一镜片组方案的优势。所以增加口径就成为配合该方案提高镜头光学性能的必然。
2012年03月15日 11点03分
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其实不用这么复杂,完全靠类比也能知道必须用82mm口径。EF 24-105mm f/4L IS USM采用了与EF 24-70mm f/2.8L II USM有点类似的方案,如果前者需要77mm口径才能达到24mm f/4的光圈,那么后者不太可能还用77mm口径得到f/2.8光圈。另一个例子是EF-S 17-55mm f/2.8 IS USM,尽然这个f/2.8的非全副标变镜头需要77mm口径,全幅的肯定不止。
2012年03月15日 11点03分
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