在連續(xù)介紹了佳能鏡頭的鏡片、鍍膜、光學(xué)防抖以及對(duì)焦技術(shù)之后，今天我們?yōu)榇蠹規(guī)��?lái)《佳能頂級(jí)單反鏡頭探秘》系列文章的最后一篇——鏡頭結(jié)構(gòu)與EMD。本文將為你詳細(xì)介紹佳能鏡頭內(nèi)部的“機(jī)械電子一體化”以及“自動(dòng)化控制”技術(shù)，相信看過(guò)本文后，你將對(duì)佳能鏡頭產(chǎn)生全新的認(rèn)識(shí)。

    多組變焦技術(shù)

    變焦鏡頭也被稱為“拉伸鏡頭”，拉伸鏡頭允許焦距在特定范圍內(nèi)連續(xù)變化并在變焦過(guò)程中保持焦點(diǎn)固定。在鏡頭內(nèi)部，一系列透鏡沿著光軸移動(dòng)改變鏡片間距以實(shí)現(xiàn)焦距變化的功能，同時(shí)另外一部分鏡片也要移動(dòng)以修正距離改變導(dǎo)致的圖像變形。因此一個(gè)變焦鏡頭至少需要兩個(gè)能沿著光軸移動(dòng)的透鏡組。下圖便是EF 28-80mm f/3.5-5.6 V USM變焦鏡頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，此鏡頭是典型的兩組可移動(dòng)透鏡結(jié)構(gòu)。

    兩組鏡片中的后方即第二組起到控制焦距作用，鏡頭前端的首組鏡片會(huì)與第二組鏡片同步移動(dòng)以補(bǔ)償焦距的變化，因此第一組透鏡被稱為“修正器”，第二組透鏡叫“變焦器”。二組鏡片也承擔(dān)著焦點(diǎn)調(diào)整的任務(wù)。

    在普通小型變焦鏡頭里，首組透鏡有負(fù)折射性質(zhì)(光線發(fā)散)，二組鏡片顯現(xiàn)正折射性質(zhì)(光聚集)，這種變焦鏡頭普遍被設(shè)計(jì)成負(fù)焦距結(jié)構(gòu)。如此的設(shè)計(jì)最適合于廣角變焦鏡頭。一來(lái)前組元件直徑很小，可以較容易地進(jìn)行緊密設(shè)計(jì)，同時(shí)保證成本低廉；二來(lái)可以在短焦距位置更好地控制圖像的筒形畸變；其次，首組鏡片的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也允許用戶可以在非常近的拍攝距離上成功對(duì)焦。

    然而這樣的鏡頭結(jié)構(gòu)也有不足，如果變焦比設(shè)計(jì)得過(guò)大，則二組鏡片的移動(dòng)距離會(huì)大大增加，令鏡頭規(guī)模難以小型化，光圈變化范圍也會(huì)受到影響。而且大變焦比鏡頭需要具有更大折射率的第二組透鏡，換句話說(shuō)也就是仍然要用大量透鏡元件來(lái)補(bǔ)償像差，這樣會(huì)加大鏡頭的整體規(guī)模。總而言之，很難獲得具有大變焦比的小型鏡頭。

    多組變焦技術(shù)是佳能公司的科技項(xiàng)目中旨在移除小型變焦鏡頭無(wú)法獲得大變焦比局限的新型技術(shù)。多組變焦中負(fù)責(zé)變焦的鏡片不再是兩組，而是指定3到4組透鏡來(lái)共同實(shí)現(xiàn)。由于每組鏡片都需要在變焦過(guò)程中移動(dòng)，每個(gè)透鏡組的移動(dòng)量就變得小多了。另外，光圈大小變化也可以隨心設(shè)計(jì)，無(wú)需操心不得不使用復(fù)雜的光圈隔板裝置。

    在多組鏡片互相影響共同聚焦的過(guò)程中，每組透鏡都可以使用相對(duì)較低的折射率的設(shè)計(jì)。這樣成像時(shí)的像差就可以用相對(duì)較少的元件來(lái)消除。多組鏡片擴(kuò)增了光學(xué)系統(tǒng)搭建的自由性和多樣性，比如可以專門(mén)設(shè)計(jì)透鏡組來(lái)互相削弱各自的像差畸變(交叉補(bǔ)償功能)。

    多組變焦技術(shù)在先進(jìn)的鏡筒設(shè)計(jì)、良好的加工工藝支持下可以滿足大比例變焦鏡頭的設(shè)計(jì)需求。EF 28-90mm f/4-5.6 III、EF 24-85mm f/3.5-4.5 USM、EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS USM等鏡頭中都使用了多組變焦技術(shù)，從而達(dá)到了小型化、大變焦比、出色成像質(zhì)量共存的目標(biāo)。