松下全畫幅鏡頭便攜長焦70-300mm F4.5-5.6設(shè)計大揭秘！
? ? 大家好。這是深入研究LUMIX鏡頭的連載系列 光學(xué)設(shè)計部。
? ? 在“光學(xué)設(shè)計部”中，我們的設(shè)計人員將為大家介紹鏡頭設(shè)計的解讀和特點(diǎn)，分享一些在說明書上看不到的細(xì)節(jié)和想法。對于正在考慮購買鏡頭的朋友，我們希望大家能夠更好的了解LUMIX鏡頭的設(shè)計理念；對于已經(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。敬請期待！
? ? 這是一篇由開發(fā)者撰寫的文章，里面可能會使用許多專業(yè)術(shù)語來解讀鏡頭。相信大家讀完之后，也會對你的鏡頭有更深的了解。
? ? 第四期我們講述的鏡頭是“LUMIX S 70-300mm F4.5-5.6 MACRO O.I.S.”，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人是北田。
S PRO鏡頭和S鏡頭
? ? 到目前為止，“光學(xué)設(shè)計部”已經(jīng)介紹了很多S PRO鏡頭，但這次是該系列的第1款S鏡頭，所以我們先從松下全畫幅S系列鏡頭開始解釋。LUMIX擁有S PRO鏡頭和S鏡頭兩個系列，S PRO鏡頭是根據(jù)LUMIX極為嚴(yán)格的S PRO鏡頭標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃→設(shè)計開發(fā)→制造的鏡頭。
? ? 而S鏡頭則是，除了優(yōu)秀的光學(xué)性能外，還要兼顧機(jī)動性和通用性。該系列主要是超廣角變焦鏡頭LUMIX S 20-60mm F3.5-5.6，以及具有統(tǒng)一解析力、尺寸和可操作性的F1.8軍團(tuán)系列。
S系列長焦變焦鏡頭設(shè)計初衷
? ? 在70-300mm的開發(fā)過程中，我們與產(chǎn)品規(guī)劃部門反復(fù)討論S系列長焦變焦鏡頭的設(shè)計，并確定了以下3點(diǎn)作為開發(fā)理念。
1. 整個變焦范圍內(nèi)具有出色的畫面表現(xiàn)能力和高質(zhì)量的虛化效果
2. 提升圖像表現(xiàn)力，搭載長焦微距功能
3. 優(yōu)秀的機(jī)動性和出色的操作性
? ? 通過實(shí)現(xiàn)這些功能，就可以在不接近拍攝對象的情況下進(jìn)行望遠(yuǎn)拍攝，尤其是拍攝鐵路和飛機(jī)、或者利用望遠(yuǎn)微距功能拍攝花卉和昆蟲等。這里，我們將說明受光學(xué)設(shè)計影響較大的第1和第2點(diǎn)。整個變焦區(qū)域具有出色的分辨率和高質(zhì)量的散景效果
下圖是S-R70-300的鏡頭結(jié)構(gòu)圖。
? ? 從物體側(cè)開始，依次采用“正負(fù)正正負(fù)正負(fù)”的7組變焦結(jié)構(gòu)，通過校正變焦過程中產(chǎn)生的像差波動，使得畫面在整個變焦范圍內(nèi)都能保持較高的成像質(zhì)量。鏡頭配置為11組17片，擁有1片UED鏡片和2片ED鏡片并被安置在適當(dāng)?shù)奈恢?，鏡頭配置抑制了長焦變焦鏡頭中隨著焦段伸長而容易出現(xiàn)的色差。
? ? 如鏡頭結(jié)構(gòu)圖所示，LUMIX S 70-300mm F4.5-5.6 MACRO O.I.S.未使用非球面鏡頭。
? ? 通常情況下，增加非球面鏡片的數(shù)量可以更容易地實(shí)現(xiàn)小型化和高性能化，但另一方面，它往往會導(dǎo)致輪線散景，即在虛化效果中出現(xiàn)“洋蔥圈”的圖案。松下?lián)碛懈叱姆乔蛎骁R片加工技術(shù)，可以盡量使輪線不顯眼，但由于是特殊的加工方法，成本較高。因此，為了以合理的價格享受沒有輪線的虛化效果，我們便決定使用不含非球面鏡片的光學(xué)系統(tǒng)。
? ? 此外，通過實(shí)施在整個變焦范圍內(nèi)適當(dāng)控制球面像差的光學(xué)設(shè)計，我們實(shí)現(xiàn)了抑制雙線模糊的柔和虛化效果。下圖是用該鏡頭拍攝的模糊照片。具有美麗的虛化效果，沒有“洋蔥圈”。
創(chuàng)造新視覺表現(xiàn)力的長焦微距功能
? ? 當(dāng)焦距為 300 毫米，拍攝倍率設(shè)置為 0.5 倍（以下簡稱半微距）時，從無限遠(yuǎn)到最小對焦距離的對焦移動量（以下簡稱對焦行程）會變大，導(dǎo)致對焦過程中的像差波動變大。雖然無法顯示變焦時各透鏡組的運(yùn)動軌跡，但為了確保對焦行程的穩(wěn)定，我們優(yōu)化了焦點(diǎn)組后面的透鏡組（第 6 組）的運(yùn)動軌跡，并在焦點(diǎn)組后面放置了正負(fù)功率的透鏡組，以抑制對焦時的像差變化。?
? ? 而且我們減輕了構(gòu)成對焦組的鏡頭球的重量，以便在對焦行程較大的情況下也能實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的自動對焦。在LUMIX S 70-300mm F4.5-5.6 MACRO O.I.S.的光學(xué)設(shè)計中，我們將鏡片外徑較小的鏡片組作為對焦組，對于鏡片的玻璃材料，也選擇了比重較輕的材料，從而實(shí)現(xiàn)輕量化。
? ? 這張照片是用300 mm半微距拍攝的橡子。虛化背景效果非常明顯，能夠很好的突出主體。
? ? 至此，介紹了LUMIX S 70-300mm F4.5-5.6 MACRO O.I.S.的光學(xué)設(shè)計。
? ? 鏡頭的開發(fā)不僅涉及光學(xué)設(shè)計，還涉及機(jī)械設(shè)計、電機(jī)設(shè)計、控制設(shè)計、電氣設(shè)計等技術(shù)領(lǐng)域。舉個例子，介紹一下LUMIX S 70-300mm F4.5-5.6 MACRO O.I.S.的機(jī)械設(shè)計工作。該鏡頭的光學(xué)設(shè)計采用了七分量變焦結(jié)構(gòu)，在整個變焦范圍內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)出色的成像性能，變焦時五個鏡片組能夠通過凸輪機(jī)構(gòu)沿光軸移動。
? ? 因此，我們配置共計17個凸輪槽，在有限的空間內(nèi)配置了全部所需的凸輪槽，同時還要提高變焦環(huán)的操作性，這真的非常困難。通過光學(xué)設(shè)計者和機(jī)械設(shè)計者的協(xié)同作用，以0.01mm為單位對各鏡片組的變焦移動軌跡進(jìn)行最 佳設(shè)計，高密度地布置了共計17個凸輪槽，從而實(shí)現(xiàn)了多成分驅(qū)動和變焦操作時的高品質(zhì)觸感。
? ? 下圖是該鏡頭凸輪筒的鳥瞰圖。您可以看到凸輪槽的復(fù)雜布置。雖然沒有全部用箭頭表示，但挖空的部分全部都是凸輪槽。
凸輪筒俯視圖
目錄中未顯示的設(shè)計師細(xì)節(jié)
? ? 可互換鏡頭具有目錄中未顯示的性能。代表性的“散景味道”就是其中之一。LUMIX S 70-300mm F4.5-5.6 MACRO O.I.S.非常注重“光線”，在這方面我想解說一下。
? ? 光線是光圈縮小拍攝點(diǎn)光源時在點(diǎn)光源周圍出現(xiàn)的放射線。它們是由光圈葉片的衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的，因此光圈葉片的形狀很重要。光圈葉片的形狀也會影響小光圈下的散景形狀，因此該鏡頭中光圈葉片的形狀經(jīng)過精心設(shè)計，可實(shí)現(xiàn)美麗的散景效果和令人印象深刻的光線效果。
? ? 下圖是從正面看到的光圈葉片。橙色表示的部分指的是1個光圈葉片，它重疊了11個。
11片葉片 圓形虹膜光圈
? ? 這張照片是從千里川的堤壩上拍攝的伊丹機(jī)場的照片。我覺得可以表現(xiàn)出令人印象深刻的光線。
從千里川堤岸拍攝的伊丹機(jī)場
? ? 這是對LUMIX S系列長焦變焦鏡頭LUMIX S 70-300mm F4.5-5.6 MACRO O.I.S.光學(xué)設(shè)計的解說。
? ? 如果您已經(jīng)擁有這款鏡頭，希望您可以享受出色的描繪性能，柔和的散景及自然且令人印象深刻的描繪效果。
? ? 我們還希望您將其用于各種場景，例如利用長焦鏡頭罕見的半微距功能拍攝植物和昆蟲，以及利用光線的夜景。
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