第13講 鏡片鍍膜的功效與影響

Mr.OH!主述 / ANAN 編譯

• 鏡片為何需要鍍膜？

Nikon 系鏡頭反射的黃綠光

        為什麼鏡頭和鏡片上需要鍍膜？這是因為任何物體對光線都有反射作用，連無色透明的玻璃也不例外，差別在於光線的角度是否會形成反射效果。對於理想狀態下的鏡片而言，光線能夠完全透過鏡頭，並正確的在底片或 CCD 上完全聚焦。然而，事實上卻是，每一種鏡片都受到自身物理因素的限制，導致像差的產生（詳見上一講），所以，由眾多有『問題』的鏡片所結合而成的鏡頭是不可能讓理論上所有各種角度的光線完全穿過。以氧化鑭光學玻璃為例子，其透光率可達到 90%以上，剩下的 10% 則會反射出去，形成炫光。為了彌補這項缺失，後來的鏡片研究者開發了在透鏡表面鍍上一層膜來增加透光效果。

• 鏡頭鍍膜技術

圖左：鏡頭炫光下造成畫面的影響；圖右：鏡片前塗佈鍍膜減少炫光的產生也強化了畫面的明亮度（模擬圖）

        儘管在 50 年代，設計者就知道鍍膜可以減少炫光的發生，也可以增強影像的反差和減少照片中的光暈現象。可是礙於沒有適當的加工技術。所以，在光學鏡頭上鍍膜一直僅是最高等級的相機鏡頭才享有的殊榮。直到1968 年新一代的鍍膜技術被開發出來，讓鍍膜工藝可以廉價且標準的執行，才使擁有鍍膜的鏡頭日益大眾化。以1970 年作為鍍膜技術發展的分水嶺，我們可瞭解之前和之後的技術差異：

1. 化學鍍膜法：在70年代以前，鍍膜方法大多以化學反應為主。這種方法必須嚴格的控制化學溶液的濃度，架橋劑的組合，進行反應的時間和條件等。由於，僅能批次生產，所獲得的品質和良率，參疵不齊。比較常用的加工法： 一為浸鍍法、另一則為噴鍍法。浸鍍法是根據欲配置膜的性質製備含有成分的溶液，然後將玻璃加熱到一定溫度，放入配置好的化學溶液裏，拿出，烘乾，浸鍍法是唯一可以同時製作雙面膜的方法。不過，後來的一些鏡片設計要求，不需要雙面膜。因此，必須將另一面清洗掉，增加了成本和環保的負擔。另一種噴鍍法，則是把配置好的膜溶液裝在噴槍上，噴在玻璃表面，烘乾，定型。玻璃載體可以是移動或旋轉，以增加膜的均勻性。可鍍雙面或單面。以此方法延生的還有一種甩膠法。將溶液滴至鏡片中心，利用鏡片高速旋轉的離心力，將溶液均勻的『『拋』在表面上。以現在的觀點來看，化學鍍膜的好處，在於其設備投資低，因此它仍然是鍍有機膜的一種常用且成本低廉的方法。
   

2. 物理鍍膜法：化學製備具有價格低，操作容易的的優點，但也相對的污染大，無法鍍多層膜的缺點。新一代的鍍膜技術改採物理方式，以真空蒸鍍、離子鍍等多種不同的形式進行。物理方式的鍍膜強度和均勻性普遍高於化學鍍膜，加上化學方法鍍膜層數不及物理法來的多（因為鍍多層膜時，溫度和化學作用會影響上層膜的物性）。

　

• 鍍膜的種類

Canon 系鏡頭反射的紅紫光

        為了滿足各種攝影的要求，現代的鏡頭往往必需鍍上多層膜。這些膜的功用各有不同，大致可分為七大類：增透膜、反光膜、濾光膜、偏振膜、保護膜和電熱膜。 而現代的多層膜技術大致可追溯到 1971 年由 Asahi（PENTAX） 光學公司所開發的 SMC（超級多層膜）技術，在1971年時，應用這項技術的 Takumar鏡頭在許多攝影展上大出風頭。當時的 Nikon 已經具有 3層鍍膜技術，超過五層的鍍膜技術在理論上已經可行。日本的 Canon和德國的 Leitz（Leica 公司的前身） 也積極的發展類似的鍍膜技術，但極限 7層鍍膜瓶頸仍很難突破！另一方面，FujiFilm 則宣稱他們開發的電子波束鍍膜 EBC（electron-beam coating）號稱可達11層！直到 Asahi（PENTAX）發佈SMC 技術後不久，FujiFILM 也很快的將 EBC 鍍膜技術導入攝影鏡頭的製造。

        Asahi的技術來源主要購自 OCLI（Optical Coatings Laboratories Inc.），其後他們以這項多層鍍膜技術為藍本，改良並發展為自己的技術並把成本控制在可以接受的範圍內。SMC 成為攝影光學的一個轉捩點，它使得開發現代的超廣角鏡頭和超長變焦鏡頭成為可能。Asahi 技術的突破，讓許多主要鏡頭製造商，包括Canon，Nikon和Zeiss 都付授權費給Asahi使用部分或全部的技術。Asahi的成功，讓多層膜鏡片的命名有了新的變化：過去，SC 表示單層鍍膜，TLC 為雙層，SMC 為 PENTAX 技術的多層膜，其後還有 MC 多層透光膜和 SSC 的開發。富士則一直沿用 EBC 作為其商標。

        從鍍膜發展史來看，儘管 SMC 的技術非常吸引人，但 Leica 考量其成熟度不足，一直未貿然投入。事實上，根據 Maurizio Micci撰寫的1974年 Fotografare雜誌上 - 鏡頭眩光的比較測試中，可以發現 Super-Takumar > MC Takumar> EBC Fujinon 的炫光評價，實際上的SMC Takumars的得分僅僅比Super-Takumars高一點點。因此可以瞭解 LEICA 的考量不是沒有道理。自 1972年起，LEICA 一直致力於減少光學鏡片和其他領域來抑制的炫光研究，直到 1978 才突然改變了原來的立場開始採用多層鍍膜技術。到了 1981 年和富士一樣發展了新一代電子束鍍膜技術，或稱為硬式鍍膜。（日本富士有鑑於 EBC 的反映不佳，也在 1981年推出改良的 Super EBC 技術，沿用至今）。

• 鍍膜的色彩

富士雖然沒有生產交換鏡頭，但以 Super ECB 為基礎所設計的鏡頭 ，廣泛的用於現今各種數位相機上

        一般來說鏡片表面的鍍膜層本身是無色透明的。只有沒有透過鏡片的光線會被反射回來，形成人眼可見的反光。透過鏡片的光線越多，反光則越弱。不鍍膜的鏡頭，其鏡片的透光率比較低，鏡片表面的反光比較嚴重，對光譜中的各種光線都有較強的反射，因此反光的綜合色為白光；SC 單層鍍膜的鏡頭，其鏡片表面的反光較弱，大大增加光譜中部的黃綠光的透過率，只有光譜兩端的紅光和藍光才被反射，因此反光一般呈淡藍紫色；SMC 多層鍍膜的鏡頭，其鏡頭的透光率極高，鏡片表面的直接反光很弱，需要蓋上鏡頭尾蓋，正對著鏡片玻璃逆光觀看，從鏡片的側面觀察才可以看到彩色的反光，這種反光依不同廠家的鍍膜特性可分為深紅（增透藍光）、深藍（增透紅光）、深黃（增透藍綠光）和深綠色等。其中深綠色的鍍膜可以同時增加光譜兩端的藍光和紅光的透過率，只有光譜中部的黃綠色光才被反射回來，因此這種增透膜的透過率曲線有紅、藍兩個增峰值，有效的沿廣色域。考量到如果所有的鏡片都鍍上同一種增透膜，則這個鏡頭必定會發生偏色。因此，每一個鏡頭的不同鏡片，都必須根據鏡片所用的材質及其對不同色光的吸收程度，分別鍍上不同特性的增透膜，相互搭配起來，才能使鏡頭總和的透光率增加，又能使鏡頭對色光的透過率達到平衡。

• 鍍膜的保養

　　一般來說，鏡頭最外層所鍍的通常是硬膜，用以保護一般的手摸或清潔鏡頭時不會對其造成危害。這一點，不管是傳統的單眼相機鏡頭或是消費型數位相機鏡頭皆然。儘管，這層膜具有保護作用，但實際上其厚度可能僅有 0.1 nm，太過強力的摩擦，還是會破壞這層膜的平整性，進而影響拍攝效果。所以，對於多層膜鏡頭的清潔方法，有幾點是需要注意： 

1. 清潔液的選擇：一般用無水酒精或乙醚（或兩者的混合液）-  （注意：乙醚為有毒化學物質）。如果必須用水清理，則需要尋找離子水或純水，不然會留下水班。

2. 清潔布的選擇： 可以用脫脂棉，最簡單、最廉價。如果有脫落的纖維留下，用氣球吹掉即可。一般相機店販售有專門的鏡頭紙、羌鹿皮、不織布之類的清潔用品。 皮革或布類產品，盡量少用。因為，這些可重復使用的東西，當空氣中有極細小的砂粒或硬物沈積在上面時，再次使用時會把膜刮傷。

3. 如果鏡頭沾上了指紋，油脂或是保存不當引起發霉，無法利用上述的方法清潔。最好拿到相機店中，利用超音波清洗法清潔。

4. 千萬不要使用強力的酸鹼清潔液（例如：玻璃魔術靈），最外層的護膜雖可耐酸鹼，但因厚度薄承受能力有限。

5. 一旦護膜被破壞後，在光線下，可以看到一些不規則的、彩虹般的反射。這一點可以用作購買二手鏡頭時的參考指標。