松下全畫幅鏡頭便攜長焦70-300mm F4.5-5.6設計大揭秘！

? ? 大家好。這是深入研究LUMIX鏡頭的連載系列 光學設計部。

? ? 在“光學設計部”中，我們的設計人員將為大家介紹鏡頭設計的解讀和特點，分享一些在說明書上看不到的細節和想法。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鏡頭的設計理念；對于已經擁有LUMIX鏡頭的用戶，我希望大家能通過拍攝體驗到這些鏡頭背后不為人知的細節和用心。敬請期待！

? ? 這是一篇由開發者撰寫的文章，里面可能會使用許多專業術語來解讀鏡頭。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.”，項目負責人是北田。

S PRO鏡頭和S鏡頭

? ? 到目前為止，“光學設計部”已經介紹了很多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LUMIX極為嚴格的S PRO鏡頭標準，規劃→設計開發→制造的鏡頭。

? ? 而S鏡頭則是，除了優秀的光學性能外，還要兼顧機動性和通用性。該系列主要是超廣角變焦鏡頭LUMIX S 20-60mm F3.5-5.6，以及具有統一解析力、尺寸和可操作性的F1.8軍團系列。

S系列長焦變焦鏡頭設計初衷

? ? 在70-300mm的開發過程中，我們與產品規劃部門反復討論S系列長焦變焦鏡頭的設計，并確定了以下3點作為開發理念。

1. 整個變焦范圍內具有出色的畫面表現能力和高質量的虛化效果

2. 提升圖像表現力，搭載長焦微距功能

3. 優秀的機動性和出色的操作性

? ? 通過實現這些功能，就可以在不接近拍攝對象的情況下進行望遠拍攝，尤其是拍攝鐵路和飛機、或者利用望遠微距功能拍攝花卉和昆蟲等。這里，我們將說明受光學設計影響較大的第1和第2點。整個變焦區域具有出色的分辨率和高質量的散景效果

下圖是S-R70-300的鏡頭結構圖。

? ? 從物體側開始，依次采用“正負正正負正負”的7組變焦結構，通過校正變焦過程中產生的像差波動，使得畫面在整個變焦范圍內都能保持較高的成像質量。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的位置，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的色差。

? ? 如鏡頭結構圖所示，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量可以更容易地實現小型化和高性能化，但另一方面，它往往會導致輪線散景，即在虛化效果中出現“洋蔥圈”的圖案。松下擁有高超的非球面鏡片加工技術，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系統。

? ? 此外，通過實施在整個變焦范圍內適當控制球面像差的光學設計，我們實現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”。

創造新視覺表現力的長焦微距功能

? ? 當焦距為 300 毫米，拍攝倍率設置為 0.5 倍（以下簡稱半微距）時，從無限遠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動軌跡，但為了確保對焦行程的穩定，我們優化了焦點組后面的透鏡組（第 6 組）的運動軌跡，并在焦點組后面放置了正負功率的透鏡組，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現快速、準確的自動對焦。在LUMIX S 70-300mm F4.5-5.6 MACRO O.I.S.的光學設計中，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，從而實現輕量化。

? ? 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.的光學設計。

? ? 鏡頭的開發不僅涉及光學設計，還涉及機械設計、電機設計、控制設計、電氣設計等技術領域。舉個例子，介紹一下LUMIX S 70-300mm F4.5-5.6 MACRO O.I.S.的機械設計工作。該鏡頭的光學設計采用了七分量變焦結構，在整個變焦范圍內都能實現出色的成像性能，變焦時五個鏡片組能夠通過凸輪機構沿光軸移動。

? ? 因此，我們配置共計17個凸輪槽，在有限的空間內配置了全部所需的凸輪槽，同時還要提高變焦環的操作性，這真的非常困難。通過光學設計者和機械設計者的協同作用，以0.01mm為單位對各鏡片組的變焦移動軌跡進行最 佳設計，高密度地布置了共計17個凸輪槽，從而實現了多成分驅動和變焦操作時的高品質觸感。

? ? 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

目錄中未顯示的設計師細節

? ? 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光源時在點光源周圍出現的放射線。它們是由光圈葉片的衍射現象產生的，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過精心設計，可實現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場的照片。我覺得可以表現出令人印象深刻的光線。

從千里川堤岸拍攝的伊丹機場

? ? 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.光學設計的解說。

? ? 如果您已經擁有這款鏡頭，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。