Canon研制出世界上第一片
用于照相机镜头的多层衍射光学镜片


Xitek编译 2000年9月8日


Canon于2000年9月4日宣布研制成功世界上第一片用于照相机摄影镜头中的“多层衍射光学元件”(Multi- Layer Diffractive Optical Element,),并将于2000年9月20~25日在德国科隆举办的Photokina 2000大会上展示使用该光学镜片的EF 400/4 DO IS USM镜头的样品,该镜头的正式出售版预计于2001年上半年面市。

EF 400/4 DO IS USM已经于2001年9月25正式上市

EF 400/4 DO IS USM开发访谈录】

Multi-Layer Diffractive Optical Element (right) and Prototype

右边为多层衍射光学镜片,
左边为EF 400/4 DO IS USM样品。

多层衍射光学镜片同时具有萤石非球面镜片的特性,所以该镜片的推出,是光学工业的一个里程碑。

衍射光学元件有衍射光栅,通过衍射改变光路(这里所说的衍射是指光线遇到障碍物时,将偏离直线传播,在边缘有扩散的倾向)。这样的光学元件原来应用在工业仪器,比如分光仪和信号读出光学系统(比如CD和DVD播放机)。但由于这类光学元件在自然光(白光)进入镜头时,会产生过多的衍射光,其结果是产生眩光,导致影像质量下降。

Canon研制的多层衍射光学元件(MLDOE)由两块有同心圆衍射光栅的单层衍射光学元件组成,其光栅相对组合。当入射光进入MLDOE时,不会产生多余的衍射光,几乎所有的光线都用于成像。Canon的研究成果首次表明:在照相机镜头中是可以采用衍射光学元件的。

 

<next page>

Multi-Layer Diffractive Optical Element

多层衍射光学元件

Multi-Layer Diffractive Optical Element (Conceptual Diagram)

多层衍射光学元件原理图

Diffraction Properties of a Single-Layer Diffractive Optical Element and Multi-Layer Diffractive Optical Element

单层衍射光学元件和多层衍射光学元件的衍射特性

衍射光学元件最重要的特性是波长合成结像的位置与折射光学元件的位置是反向的。在同一个光学系统中,将一片MLDOE与一片折射光学元件组合在一起,就能比萤石元件更有效地校正色散(色彩扩散)。而且,通过调整衍射光栅的节距(间隙),衍射光学元件可以具有与研磨及抛光的非球面镜片同样的光学特性,有效地校正球面以及其他像差。

<next page>

Correction of Chromatic Aberrations by the Multi-Layer Diffractive Optical Element

MLDOE校正色散的原理

在生产MLDOE衍射光栅时,需要微米级(1微米=1/1000mm)的精度来保证衍射光栅的高度、节距以及定位。Canon在生产EF镜头中所使用的三维超高精度微制造技术和倒制非球面镜片制造技术能保证这样的生产精度,利用这些先进的生产工艺可以制造超高精度的衍射光学元件。

Canon将继续研制和开发,将MLDOE用在更多的产品中,比如可交换的SLR镜头、数码相机镜头、HMD(头戴式显示器)、双LCD投影仪镜头以及其他影像设备。

<next page>

Canon EF 400/4 DO IS USM样品介绍

正式产品

EF400mm f/4 DO IS USM built inMulti-Layer Diffractive Optical Element (above) and400mm f/4 Lens incorporating only refractive ptical elements (below)

上图为采用MLDOE的EF 400/2.8 DO IS USM
下图为仅采用折射光学元件的同类镜头

MLDOE能有效地校正色散,于是用在色散容易发生的超长焦镜头上是比较理想的。在试制品EF 400/4 DO IS USM中采用了一片MLDOE,该镜头的光学素质可以与仅用折射光学元件的同类超超长焦镜头相媲美,但是体积要小和重量要轻。

<next page>

1、体积减少和重量减轻

为了使镜头更小和更轻,通过减小光学元件间的间隙,使前元件和后元件的折射特性更为明显,但这样会增加色散。通过在镜头中加入MLDOE,就可以消除色散。与常规的超长焦镜头相比,新研制的EF 400/4 DO IS USM的长度为233mm,减短了约26%;重量为1930g(含140g的三脚架接环),减轻了约36%。

2、高影像质量

在前镜片组中加入MLDOE,用来消除由折射镜片组引起的色散,于是色散就被减至最低程度。而且非球面特性有效地校正了球面以及其他像差,可以得到优异的高解像力和高反差影像。

Optical Downsizing with the Multi-Layer Diffractive Optical Element

采用MLDOE简化光学系统。

<next page>

Lens Downsizing and Weight Reduction with the Multi-Layer Diffractive Optical Element

采用MLDOE后,镜头体积和重量减少的比例。

<next page>

西老,您好!我正在写一本有关佳能的书,能否转载这篇文章?当然会注明出处和作者。

赵刚 <zhgwym@163.net> 杭州, 浙江 中国 - 2000年-11月-14日,星期二-04:45:36pm


这种材料同莹石相比成像质量和价格方面有何优势吗?

italde <italde@263.net> 北京, 中国 - 2000年-10月-8日,星期日-07:58:20pm


我喜欢canon,可是没有那么多钱,还是kive好!

圣兽R2♂ <greatman25@163.net> 柳州, 中国 - 2000年-10月-2日,星期一-10:55:03pm


作为一个初学者,我该做什么有没有没什么入门的捷径

jenny <nopeople@sohu.com> 太原, 山西 中国 - 2000年-09月-22日,星期五-05:14:29pm


这东西是不就是菲涅尔波带片的改进?

小小 <f_un@263.net> 长春, 吉林 中国 - 2000年-09月-19日,星期二-02:39:38pm


真厉害,佳能技术上又有突破。但这多层衍射光学镜片怎么灰蒙蒙的?(见第一张图)

snoky 深圳, 广东 中国 - 2000年-09月-16日,星期六-08:07:58pm


多谢50E的指正,错误已经改正,不过原文的意思是有效地校正球面”以及“其他像差,所以我还是按照这样翻译。

xitek nanning,中国,2000年9月13日


嘿!SHINY,同城的兄弟。稿费可是要付的噢!嘻嘻!

xy <xy1028@263.net> 重庆, 中国 - 2000年-09月-12日,星期二-07:14:24pm


Xi老辛苦了。吹毛求疵一下:

1、“有效地校正球面及其他像差。”,应该是“其它”

2、“而且,通过调整衍射光栅地节距”,“地”应该是“的”吧?

3、“Canon在生产EF镜头中所使用的...和倒制非球面镜片执照技术能...”,“执照”是“制造”之误吗?

50E 中国 - 2000年-09月-12日,星期二-10:22:05am


XI老辛苦了!图片扫得真不错。

估计这项技术会很快用在L级中长焦镜头上。

不过,会很贵!:D

xy <xy1028@263.net> 重庆, 中国 - 2000年-09月-11日,星期一-09:01:58pm


怎么看着象涅菲尔透镜?!呵呵

大少 <123·123。123> 中国 - 2000年-09月-11日,星期一-10:12:19am


多层衍射光学镜片好象不够通透,镜头估计反差较低

GY 中国 - 2000年-09月-10日,星期日-11:11:04pm


C族又多一项专有,如果用淡绿为镜桶色一定更棒!

ZCZ 中国 - 2000年-09月-10日,星期日-01:56:46pm