当爱因斯坦在1916年发表他的广义相对论的时候,他作出了一个预言,光线可以被引力所弯折。三年以后的1919年,在一次日全食的时候,一个由英国天文学家所组成的考察队在非洲验证了这个假设。他们的做法是对非常靠近太阳的星星所发出的光进行测量和比较。这个发现导致了一个假设,那就是当非常遥远的星体发出的光线受到高密度物体近距离的引力弯折以后,在地球上看就好像通过了一个巨大的放大镜。这种现象就是所谓的引力透镜效应。随着望远镜和观测设备的发展,以及天文学家们的不懈努力,终于在1979年人们发现了一个看上去很像引力透镜的物体。那一年也是爱因斯坦诞辰100周年。
还存在其它一些现象可以使得光线发生弯折,比如反射、折射和衍射。反射是最广为人知的一种弯折光线的方法,在很多领域都有应用,折射在镜头和棱镜里也得到了广泛的应用。而对于衍射,虽然在科学领域它是确定物质晶体结构所必需的方法,但是在商业应用上却很受限制,主要原因是生产衍射光学元件所需要的制造技术极高。
佳能公司的多层衍射光学元件代表了一个革命性的“发现”,它使得将这种元件运用到相机镜头上成为可能。我们通过采访这个项目的工程师,了解到了他们为了这种超群的光线弯折方式所付出的努力。这个伟大的项目包括:光学元件的设计,产品技术的开发以及EF 400mm f/4 DO IS USM 超望远镜头的设计,在这只镜头中衍射现象的特性得到了最大的体现。
中井 雄彦:发现了多层衍射光学元件的原理,并且参与到了它的设计中。
中林 雅昭:主管生产技术的研发,特别是多层衍射光学元件的成型和加工方法。
小川 英树:掌管EF 400mm DO IS USM 超望远镜头的设计工作,这只镜头中运用了多层衍射光学元件,可以用于所有的EOS系列单反相机。
采访和故事:熊本
熊本生于1964年的日本石川县,作为一个科学技术作家,在过去的十年中,他一只追踪着工业技术和制造业的发展前沿。靠着非常坚实的技术背景,他以他那为了得到工程师们不得不面对的底层问题而做出的毫不松懈的努力而著称,他的工作揭示“日本制造”背后的秘密。他同时也是一个柔道黑带(柔道最高级别)选手。
——多层衍射光学元件是一个革命性的发明,它听起来好像十分的高深。我希望你能够通过一个相对简单和容易理解的解释来开始我们今天的访谈。
小川:这个产品本身就给出了最简单的解释。你可以看到,这个镜头中的革命性的一点就是它的尺寸。我们通过使用衍射光学元件,达到了对于折射镜头来说不可能达到的紧凑性。
——真是这样吗?可是它们看起来也不小阿...
小川:你可以通过相机的取景器看一下。
——....(拿起相机到眼前...)
小川:真正了解相机和镜头的人通常都会对这一点感到惊奇...
——哇!我的眼球都要爆了!对于一个超望远镜头来说真是够亮的了。(苦笑)
小川:这只镜头上市没有多久,但是我们已经收到了一些用户的反馈,他们说这只镜头的重量非常适合于长时间和大负荷的拍照。我们还从用户那里得知,他们利用这只新镜头可以得到了更多的拍摄机会。
中井:有一个野生鸟类摄影师声称,他甚至可以带着这只镜头在山里的小路上奔跑。
——我明白了。这只镜头可以让摄影师拍到那些以前拍不到的东西。这种特性肯定比图像质量和光学元件容易理解。
小川:其它一些特性,比如图像稳定功能(IS),可以抵消相机的振动两到三档,而超声波马达(USM)可以实现快速的对焦。除了这些,它跟同类镜头相比还更轻、更短。
——较短的长度使得重心更靠近机身,这就会使得它更容易平衡,对吗?
小川:的确如此!看来你了解自己的摄影装备。(笑)换句话说,这是一只机动性很强的超望远镜头。
——真棒。它的价钱如何呢?
小川:他的价钱也很“棒”,虽然它处于市场的最高端。
——真令人兴奋!(笑)我猜最终的用户肯定是职业摄影师,对吗?
小川:我们最关注的是体育摄影师。有了这只镜头,他们在跟踪拍摄快速运动的场景时就可以把相机拿在手里,而在过去就需要一只三角架或者独脚架。我们差一点没能在盐湖城冬奥会之前做出它来,不过它的发布正好在2002年世界杯足球赛之前。我个人认为,我们已经在某种程度上增加了足球运动的乐趣。
——但是到底什么是多层衍射光学元件呢?它的意思是不是一个有好几个衍射层光学元件?
中井:这里的“多(层)”代表的是粘合在一起的两层,而不是一层。而光学元件指的是一块独立的镜片。用更好懂的词语来描述,多层衍射光学元件可以被称为双层衍射镜片。
——好像明白一点了。
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