ADAGIO 華順文化微雜誌 第三十七期
金屬機械相機 (六) – 薄膜
I. 前 言
全球光學薄膜產值170億美元(2021年)，其中『抗反射膜(Anti-reflection coatings)』約佔35億美元，這數字與全球半導體產值5560億美元(2021年)相比實在不算大。由於半導體產業的蓬勃發展，過去這六十年來鍍膜技術與鍍膜設備的飛快進步，您實難以想像。目前六、七層，甚至於十層的抗反射膜已不再是高科技，使用於光纖通訊的窄頻寬濾片，甚至於已經超過兩百層。比較高產值的光學鍍膜應用主要發生在雷射製造，這些雷射絕大部分被應用於軍事或工業加工。
半導體薄膜與光學薄膜是兩種不同技術，半導體薄膜的角色是用來傳遞電流或絕緣，厚度要求不需要達到光學等級。半導體的製造流程是這樣的：上光阻 -> 曝光 -> 蝕刻 -> 去光阻 -> 研磨，其中『研磨』這道工序是為了增加半導體薄膜平整度，因此每層半導體薄膜生成後都會進行研磨，以便重整厚度，然後再長下一層。但是光學薄膜是用來傳遞光波，因此薄膜厚度正確否是技術關鍵，薄膜材料的折射率n乘以膜厚d必須精準等於光波長的四分之一或二分之一，而且製程中間不進行研磨，必須一氣呵成，這是光學薄膜與半導體薄膜的差異之處。
攝影鏡頭使用的薄膜主要是『抗反射膜(Anti-reflection coatings)』。一支好鏡頭其內在價值，見圖1，玻璃透鏡約佔50%，承載透鏡的機械裝置佔30%，光學薄膜則佔20%，薄膜對於光學鏡頭的重要性可見一斑。目前工業上生成薄膜的技術至少七、八種以上，絕大部分用於半導體製程，其中比較常用於攝影鏡片的有兩款，分別是『熱蒸鍍(Thermal vaporization)』與『濺鍍(Sputtering)』。
1935 ~ 1971年，全球大部分鏡頭的鍍膜都是採熱蒸鍍法，1971年以後濺鍍法逐漸取代熱蒸鍍法。熱蒸鍍的薄膜分子堆疊較為鬆散、不紮實，所以濕氣容易侵入薄膜分子間隙，造成薄膜變質甚至於脫落，而且膜厚平整度也不佳，早期鏡頭的薄膜很容易脫落就是這原因。濺鍍生成的薄膜，分子堆疊有序且緊密，因此抗磨損及抗濕氣能力皆佳，不容易脫落，而且膜厚平整度比起其前者改善不少。
圖1. 承載透鏡的機械裝置
成像其實使用『針孔』就可以辦到了，但是針孔成像的照片不夠明亮，畫質很暗。若要提高照片亮度，其實也只要採用一片凸透鏡就可以兼顧成像與提高亮度了，但是單獨使用一片凸透鏡做鏡頭，在照片上可以清楚成像的面積不大，清楚範圍集中於照片中央，其餘四角落的影像品質會很差。清楚範圍不夠大的原因來自五種光學病，分別是：色像差(Achromatic aberrations)、球面像差(Spherical aberrations)、彗型像差(Coma)、散光(Astigmatism)及型變(Distortion)。
壓制這五種光學病的解方(光學架構)約末在一百年前就已經陸續被科學家提出了，某種解方(光學架構)或許可以壓制其中一種光學病，但也有解方，例如Planar雙高斯對稱設計，可以同時壓制三種光學病。但是當Planar設計在1897年被蔡司提出來時，其光學設計見圖2，一共有八個空氣/玻璃介面，而1932年推出的Sonnar設計才六個空氣/玻璃介面，不僅如此，在Sonnar內行走的光線傾斜角度也比Planar小，這意謂光線在Planar鏡頭內發生雜亂反射，最終造成畫質惡化的情況，會比Sonnar來得嚴重很多。因為這個理由，1932年蔡司推出旗艦機Contax I時，決定放棄Planar改採Sonnar設計，實則是時勢造英雄的結果。二戰結束後，因抗反射膜普及才讓Planar設計得以重見天日。
圖2. Planar與Sonnar光學設計
圖3. 光是電磁波
光是電磁波，見圖3，隨時間變化的電場會感應出隨時間變化的磁場，後續時變磁場又再度感應出時變電場，兩種場如此交替被感應產生，建構了電磁波傳播的基礎原理。假設電磁波的電場Ex，沿x方向的強度隨時間變化，而磁場Hy的強度沿y方向隨時間強弱變化，則電磁波必然往z方向傳播。因為電場具備類似電壓(V)之物理意義，而磁場具備類似電流(I)之物理意義，數學上，把電場除以磁場，其物理意義等同於電阻，因此這項物理量便被定義為阻抗Z (Impedance) [1-2]。
光在空氣中的阻抗與在玻璃中的阻抗大小不一，因為阻抗不匹配緣故，當光入射玻璃時，在空氣/玻璃介面，約末會產生4%的反射。現代薄膜技術，利用轉阻抗原理，可以讓光進入薄膜時發生阻抗匹配，或接近阻抗匹配，因此光得以順利進入玻璃並且反射很少，現代，光學玻璃表面被鍍上多層抗反射薄膜(Anti-reflection coating)後，入射光的反射率可被降至0.1%以下。
II. 歷史回顧
最早嘗試降低光在玻璃表面反射的科學家，是的德國的夫朗和斐(J. Fraunhofer)。夫朗和斐發現經過酸處理後的玻璃表面可以降低光的反射率。1896年英國的H. D. Taylor 也觀察到一些老透鏡表面因為受潮長了一層薄薄的氧化物後，這些老透鏡的光穿透率竟然比新鏡頭還要高，原因是老鏡表面這層折射率比玻璃低的氧化物彷彿一層薄膜，所以老透鏡的光穿透率反而比新鏡頭高。
1935年蔡司內部一組由烏克蘭裔的史瑪庫拉博士(A. Smakula)所領導的團隊，利用真空技術成功將氟化鎂等單層薄膜熱蒸鍍在透鏡表面，藉以降低透鏡表面的入射光反射，並命名為T薄膜(T Transparenz)，同時也獲得德國專利，見圖4。這種T薄膜主要用在軍事望遠鏡與潛艇的潛望鏡，可避免鏡頭在太陽底下使用時因為反射而提早暴露自己的位置。因為作為軍事用途，蔡司一直視為機密而沒有公開發表，也沒有使用在一般攝影器材上，一直到了二次大戰期間少數高檔的Contax鏡頭才開始鍍上T薄膜，但是在鏡筒上並沒有特別標注紅T記號，這些早期的T薄膜通常是亮紫色的，但隨著歲月增長會逐漸退化成淡藍色。
圖4. 蔡司T薄膜的德國專利(1935)
蔡司是世界第一家量產這種光學薄膜的公司。當時鍍膜主要技術困難在於玻璃上的任何雜質、油脂和潮濕殘留物，都會影響薄膜的附著力，必須在蒸鍍前徹底去除。正常情況下，玻璃表面會覆蓋著一層來自大氣濕度的薄吸水膜。這種非常薄的水膜對薄膜品質有相當大的影響，因此必須在蒸鍍前直接在真空腔內透過加熱來去除。由於1930年代高真空技術的進步，這種光學薄膜成為一種可控且可生產的工藝。1938年，德國已有17家薄膜廠投入運營。
但是，由於納粹政府的行政命令，這種薄膜技術僅能用於軍事光學產品。1940 年，第一批有鍍膜的 Biotar 和 Sonnar 鏡頭在萊比錫春季博覽會上展出。1941年，用於蔡司旗艦機Contax的交換鏡頭，每個月可生產300支鍍上T薄膜的Sonnar 50mm f1.5。在1940年代初，蔡司開始與W. C. Heraeus (Onstmettingen) 公司一起開發及優化了真空沉積鍍膜設備，這使得從1943 年開始，實驗室得以嘗試製作兩層及三層的薄膜，並且在戰後的1950年代廣泛供廣角鏡使用。
圖5. 單層薄膜(1935)與第一代多層薄膜(1956)
單層薄膜通常是在光學玻璃的表面鍍上一層折射率1.38的氟化鎂(Magnesium fluoride; MgF2)，見圖5。一般光學玻璃的折射率是1.5 ~ 1.9，薄膜厚度d與薄膜折射率n被要求相乘必須等於光波長的四分之一，才能滿足減低阻抗不匹配的物理特性，阻抗越匹配，光反射率越低。此時的薄膜設計通常是以可見光頻譜的中間波段，綠光 λ(Green) = 546.07 nm 為設計依據，而且厚度的計算也是以垂直入射之綠光為設計依據。這意謂可見光頻譜兩端的紅光與藍光，進入單層薄膜後，其反射率會高於綠光，此外，斜射進入薄膜的光線，其反射率也會高於垂直入射的光線。沒有鍍上薄膜的玻璃，入射光的反射率約末4.26%，在BK7的光學玻璃上鍍上一層氟化鎂薄膜後，入射光的反射率可降至1.26%。
1956年日本美樂達(Minolta)嘗試在單層氟化鎂薄膜之下，另鍍一層高折射率透明物質例如氟化鈰(Cerium fluoride)，見圖5，藉以矯正顏色，因此被稱為『消色差薄膜(Achromatic coating)』，因為在這之前多數鏡頭都是針對黑白攝影而設計，美樂達顯然想對戰後越來越多的彩色攝影作出的回應。但是美樂達的這種雙層薄膜並沒有超出蔡司1935年的基礎專利架構，因此無法申請基礎專利，只能註冊商標。
這種消色差薄膜被視為第一代多層薄膜技術(Multi-coating)。美樂達把這種雙層薄膜註冊商標為『Achromatic coating』，後續更多層的薄膜則註冊商標為『 Super Achromatic coating』。美樂達第一支使用這種消色差薄膜的鏡頭是Chiyoko Rokkor 3.5cm f3.5，見圖6，這是一款1956年，光學結構類似Tessar設計的廣角鏡頭，用於美樂達連動對焦相機Minolta 35 Model II。Chiyoko Rokkor 3.5cm f3.5的光學設計是四片三群，因此一共有六個光學/空氣介面，然而僅鏡頭朝外的第一片鏡片鍍上消色差薄膜(兩層)，其餘內部五個鏡面都還是單層薄膜。但是1958年以後生產的標準鏡頭Auto Rokkor 55mm f1.8便已經修正為每個與空氣接觸的鏡面都鍍上雙層結構的消色差薄膜。這款鏡頭因為薄膜反射的顏色是綠色的，因為被暱稱為『Green Rokker』。1966年美樂達的第二代多層膜技術已經進步到四層的Douple Achromatic coating，見圖7，1973年再度進步到第三代多層膜技術(MC-X)已經使用六層薄膜了，薄膜的光學架構類似Pentax的SMC技術。
圖6. Minolta 35 Model II搭配Chiyoko Rokkor 3.5cm f3.5
圖7. 第二代多層薄膜(1966)與第三代多層薄膜(1971)
第二代的多層薄膜技術(四層) ，見圖7，是把雙層結構重複使用，這是為了進一步壓制反射率，並且讓薄膜的穿透頻寬加大之緣故。這樣的結構因為沒有基礎專利的問題，幾乎被當時所有相機廠普遍使用，時間從1966 ~ 1971年，但是這種第二代的多層薄膜技術(四層)雖然可見光中間頻段綠光λ(Green) = 546.07 nm之反射率已經降至0.1%左右，但是可見光頻譜兩端的紅光與藍光卻尚存3% ~ 4%的反射率，非垂直入射的光反射率情況會比這數字更嚴重，見圖8。
圖8. 單層薄膜與(1935)與第二代多層薄膜(四層)反射率頻譜(1966-1971)
圖9. 第三代多層薄膜(六層)的基礎專利，US Patent 8185020 (1965)
位於美國加州的『光學薄膜實驗室公司(Optical Coating Laboratories Inc ;OCLI)』是世界上光學鍍膜方面的佼佼者，這家具備強勁研發能力的公司在1965年獲得了現代光學多層薄膜架構的『基礎專利』，編號US Patent 8185020 (1965)。這種架構是在兩層λ/4薄膜中間加一層λ/2層薄膜，見圖9，這種光學結構可以增加薄膜穿透頻譜的頻寬，並且提高薄膜對傾斜入射光的忍受能力。這種多層薄膜技術被使用在1969年NASA登月計畫的光學產品上。日本旭光(Asahi)公司看出這項技術潛力，花大錢向美國光學薄膜實驗室公司授權這項技術於攝影產品的獨家使用權。
圖10是第二代多層膜(四層)與第三代多層膜(六層)穿透頻譜的比較，從圖10的數據發現相較於前一代技術，第三代多層膜在可見光頻譜兩端的反射率明顯降低而且穿透頻譜的頻寬加大，這個結果將大大反應鏡頭在顏色校正及反差方面的進步。使用第三代多層薄膜(六層)的鏡頭，其照片顏色更亮麗、更鮮豔而且反差更大。圖11與圖12是蔡司公司針對T*薄膜與沒有使用薄膜的比較討論，在這個討論中，Vladan Blahnik博士與Benjamin Voelker博士[3]分別使用沒有鍍膜及鍍上T*薄膜的Zeiss Distagon 21mm f2.8進行比較，圖12是比較的結果，結果顯示好的薄膜不但可以校正顏色而且也可以提高反差，讓人眼感覺照片看得更清楚。
圖10. 第二代多層膜(四層，1966)與第三代多層膜(六層，1971)的反射頻譜
圖11. 左圖Zeiss Distagon 21mm f2.8無鍍膜，右圖Zeiss Distagon 21mm f2.8 T*
圖12. 使用Zeiss Distagon 21mm f2.8進行拍攝，左圖為鍍T*膜版本，右圖為無鍍膜版本
有趣的是，從圖8與圖10的結果可以幫我們解釋針對鏡頭第一片透境之薄膜顏色的有趣觀察。無論是單層膜還是多層膜，比較明顯的反射都發生在可見光的兩端，也就是藍光與紅光，因為藍+紅=亮紫，因此對於單層膜的老鏡(1945~1957)而言往往看到亮紫色的薄膜。此外，從圖10我們不難發現，除了藍光與紅光的反射外，黃光波段的反射也很強，因此針對使用第二代多層膜的老鏡(1958~1971)，除了看到亮紫色的薄膜外，通常還會看到金黃色的薄膜。使用第三代多層膜的鏡頭(1971年以後)，可以發現黃光的反射已經受到明顯的壓制，但是綠光的反射卻明顯相對提高了一些，因為藍+紅=亮紫，紅+深綠(短波長綠)=金黃，及淺綠色(長波長綠)單獨反射，因此這時期鏡頭往往會看到亮紫、金黃及淺綠色，三種顏色的薄膜。
III. Pentax SMC 與 Zeiss T*
二戰結束後，相機工業最明顯的三大進步亮點是：(1)薄膜、(2)含鑭低色散玻璃、及(3)單眼反光鏡相機流行。單眼反光鏡相機(Single Lens Reflex; SLR)的優勢是明顯的，與連動對焦相機相比，SLR在對焦與觀景方面的精準度，無可挑剔。但是操作SLR透過鏡頭對焦與觀景時，如果鏡頭光圈不夠大，會造成影像偏暗，對焦的眼睛很吃力。此外，為了容下SLR那片反光鏡，中、短焦距鏡頭必須放棄對稱設計，改採Retrofocus設計，才能把鏡頭的最後一片玻璃往前挪。以上這些挑戰告訴我們，相機製造商當時如果想要生產SLR相機，所有鏡頭幾乎都得重新設計、重新開生產線製造，這是一筆非常大的投資與風險。
SLR相機的概念啟蒙甚早，但是SLR的關鍵技術門檻在於那塊五稜鏡(Pentaprism)的製造，因此去討論早期那些沒有五稜鏡的SLR，恐怕會讓問題失焦。加大光圈勢必得增加透鏡數目來壓制像差，低色散玻璃幫了點忙，薄膜則幫了大忙。戰後陸續推出含有五稜鏡的SLR相機分別是東德蔡司VEB Contax S (1949)、東德Exakta Varex (1950)、西德蔡司Contaflex I (1953)、日本Miranda T(1955)、日本Asahi Pentax (1957)、西德蔡司Contarex I (1958)、日本Nikon F (1959)、日本Canonflex SLR(1959)、西德萊卡Leicaflex (1964)…等等。
賓得(Pentax)公司的本名為『旭光学工業株式会社(Asahi Kogaku Kogyo G.K.)』，Pentax原是該公司一款熱銷單眼反光鏡相機的品牌，因為銷售市場上的高人氣，後來旭光学工業株式会社索性將公司名改為Pentax。旭光学工業株式会社，中文簡稱日本旭光(Asahi)，成立於1919年，最早是製造眼鏡片，後來也生產投影機鏡頭。1930年代開始幫別家相機製造商生產鏡頭。
二次大戰結束後，德國蔡司(Carl Zeiss)分裂成西德蔡司(Carl Zeiss AG)與東德蔡司(VEB Carl Zeiss Jena)。在分裂初期，兩家蔡司依然進行著密切合作，共同研發產品，甚至於由東德提供玻璃給西德。直到1953年，東德政府宣布禁止兩家公司再進行任何合作。東德蔡司在1949年首先推出了史上第一款使用五稜鏡(Pentaprism)取景的康泰時單眼反光鏡相機Contax S，並在該年萊比錫春季展覽會上發布，確定了現代單眼反光相機的基本結構。1953年西德蔡司也推出較平價版，使用五稜鏡的單眼反光鏡相機Contaflex I/II，其中I型沒有測光錶，而II型則配備測光錶。
然而，東德蔡司使用商標『CONTAX』在西德銷售卻遇到了麻煩，因為西德蔡司已經在西德註冊了『CONTAX』為商標。為了解決這個問題，東德蔡司把商標『CONTAX』拆成『CON』與『TAX』，並且使用五稜鏡(Pentaprism)這字的前面五個字母(PENTA)，註冊了商標『PENTAX』及『PENTACON』。1954年東德蔡司將商標『PENTAX』賣給日本旭光(Asahi)，日本旭光在1957年以此商標推出了該公司第一款配備五稜鏡的單眼反光鏡相機Asahi Pentax (1957)。
進入1960年代，因為半導體電子零件的進步，西德蔡司逐漸發現自己旗下攝影產品部門的新機開發速度，完全趕不上日本競爭對手，日本在半導體IC及電子光電技術方面遙遙領先西德，因此西德蔡司想把攝影產品的製造轉往日本尋求合作，在選擇合作伙伴過程原屬意日本旭光(Asahi)，因此西德蔡司與日本旭光不但共同開發多層膜技術，還於1971年成立Asahi Carl Zeiss公司專門生產眼鏡，但是到了1974年西德蔡司決定選擇日本另一家電子能力更好，以商標『Yashica』製造相機的八洲光学工業株式会社，作為合作伙伴，並推出CONTAX RTS單眼反光鏡電子相機，搭配在日本生產的Zeiss鏡頭。
1970年，日本旭光(Asahi)選擇與西德蔡司(Zeiss)合作，蔡司在薄膜工藝方面已經累積超過三十年經驗。雖然美國光學薄膜實驗室公司(OCLI)把『基礎專利』授權給日本旭光(Asahi)，但是並沒有透露製程細節。如何將多層薄膜在鏡片表面生成得很均勻，膜的結構很緊實不易脫落，而且有抵抗濕氣能力，更重要的，讓價格平民化，這才是考驗真正的開始。後續針對量產，日本旭光(Asahi)與西德蔡司(Zeiss)各自在量產方面，透過技術相互授權，分享製造know-how，使得日本旭光(Asahi)與西德蔡司(Zeiss)從1971 ~ 1981年，同時具備引領市場風騷的第三代多層膜技術。目前Pentax宣稱自己經註冊的HD-Coating，可經達10層，能有效壓制第三代多層膜位於綠光頻段的反射，更詳細內容請參考美國專利 US Patent 8199404 (2012)。
光學薄膜材料例如氟化鎂(Magnesium fluoride)、氟化鈣(Calcium fluoride)、氟化鈰(Cerium fluoride)是屬於低折射率材料，而二氧化鋯(Zirconium dioxide)、二氧化鈦(Titanium dioxide)...等等則是屬於高折射率材料。選擇鍍膜材料需要考慮材料穿透頻譜在可見光範圍的表現，也需要考慮材料晶格與底材玻璃之晶格是否匹配？以免降溫退火過程，因熱漲冷縮而發生薄膜崩裂，此外，膜厚精準控制，膜面均勻度及抗濕氣能力，都是重點，合作過程甚至於自己開發鍍膜機台。日本旭光(Asahi)把第三代多層膜技術註冊商標為『SMC (Super-multi-coated)』並於1971年使用於TAKUMAR 85mm f1.9 (43641)，隔年西德蔡司也註冊自己的第三代多層膜商標為T*，SMC採用七層結構，而T*則是標準六層結構，作者猜測SMC可能是在六層結構外加鍍一層硬膜以保護薄膜。
薄膜的設計理念除了改善耀光外，也會改變圖像色系，比較網路上那些Zeiss與Nikon鏡頭的總穿透頻譜不難發現，如圖13，Zeiss薄膜會設計成在藍光波段通過比Nikon少一些，而在紅光波段則會通過比Nikon多一些，雖然這些這差異很細微，大概只有1% ~ 3%的差異，但是還是會讓用家感受到Zeiss影像相較於Nikon，比較偏紅黃的暖色系，這無關乎技術好壞，是設計理念的議題。
圖13. Zeiss鏡頭的總穿透頻譜
1964年日本的Fuji開發出電子槍鍍膜技術，宣稱最多可以堆疊到11層薄膜，說實在的，這在當時對鏡頭製造沒有什麼太大意義。早期的熱蒸鍍(Thermal vaporization)方法，見圖14與圖15，是在一個蒸鍍腔內擺放鏡片，然後將薄膜材料例如氟化鎂放在鎢絲圈內加熱，真空幫浦把蒸鍍腔內的空氣抽光後，這時原本固態的氟化鎂因受熱已變成氣態氟化鎂蒸汽，最後氟化鎂分子如同下雨般沈積在玻璃透境表面。而更先進的濺鍍(Sputtering)技術，則是透過電極間的電位差對電漿加速，被加速後的電漿高速轟擊金屬靶材例如鎂，被轟擊出來的鎂原子與含氟氣體例如SF6進行化學反應而形成氟化鎂，此時的氟化鎂分子仍保有相當高的動能，可在玻璃表面行走並被玻璃表面捕獲，因此這樣的薄膜分子堆疊是一顆接一顆，一排接一排地整齊堆疊，有序且緊密，而熱蒸鍍則是隨機雜亂無序的堆疊，因此熱蒸鍍薄膜品質較差。
圖14. Minolta的熱蒸鍍(1956)
圖15. Zeiss的熱蒸鍍(1961)
日本旭光(Asahi)在法律上買斷了第三代多層膜基礎專利的授權，但是這與真正在工業上把產品做出來，其實是兩回事，充其量只是在法律上擁有使用第三代多層膜架構的合法性而已。沒有文獻記載究竟哪些相機廠為了第三代多層膜基礎專利支付權利金給日本旭光(Asahi)，但相信絕大部分的日本相機廠可能都付了錢，唯一例外是德國Leitz公司，Leitz公司對自己的第二代多層膜技術很有信心，因此整個1970年代，在加拿大生產的Leica R系列鏡頭幾乎繼續採用第二代多層膜技術，或許不再是四層，也可能進步到六層，但是六層全部都是λ/4架構，沒有涉及λ/2相位轉換層的架構。當時Leica使用自己研發的低色散玻璃，其折射率普遍略高於蔡司與日系鏡頭，這使得Leica鏡頭解析度通常略高於蔡司與日系鏡頭，然而Leica因為使用第二代多層膜技術，其薄膜頻寬略小於蔡司與日系鏡頭，因而造成Leica鏡頭反差略低於蔡司與日系鏡頭。消費者評價這時期(1970~1980)的Leica鏡頭發現，在陰天或室內，也就是低亮度環境下，Leica鏡頭解析度與暗部細節表現非常迷人，日本人稱之為『醍醐味』，但是在高亮度或室外環境，Leica則會表現平平，顏色反而沒有蔡司或日系鏡頭來得繽紛。
好的薄膜會提高鏡頭的反差，見圖11與圖12。第三代多層膜基礎專利約末在1981年到期，Leica在1980年代前期一直忙於公司財務重整，生產的鏡頭實在不多，或許有少量生產的鏡頭已經使用第三代多層膜架構也說不定，但可以確定的是，Leica 於1986年把生產基地從加拿大搬回德國後所製造鏡頭幾乎都使用了第三代多層膜架構。有些消費者批評，蔡司與日系鏡頭因為使用第三代多層膜技術導致鏡頭反差變大，進而造成照片中的亮部死白或暗部死黑…，這其實是個美麗的誤會。
鏡頭反差大，意謂高亮度與低亮度的光線都能忠實地通過鏡頭，並抵達底片或CMOS最終形成影像，這是技術進步帶來的好處。或許出於事後將底片轉換成相紙或印刷時，因相紙或印刷材料的反差寬容度不及拍攝鏡頭，因而迫不得已必須作出取捨，此時如果沖洗照片時，希望亮部看得清楚，暗部就得被犧牲，而變成過黑，同理，如果要希望照片暗部看得清楚，亮部可能就會導致過白。這個問題在底片時代如果使用幻燈片就沒有這種困擾，在數位時代，則適當調整相機ISO (曝光指數)也能擴展CMOS的反差寬容度。
蔡司在1970年代曾經與Rollei公司共同開發HFT薄膜，T*薄膜與HFT薄膜是類似概念，應用在Rollei的鏡頭就以HFT作為光學薄膜的商標來經營，應用在日本京都陶磁的Yasica/Contax則以T*作為光學薄膜的商標來經營。Yasica/Contax的鏡頭在日本製造，Rollei的鏡頭則多數在德國生產，因為祿來的產品主打德國製造售價較高，所以在行銷上也就宣傳HFT優於T*。蔡司在其宣傳文件上面特別強調T*薄膜不是一種固定結構的光學設計，也不是固定的薄膜材料，而是一種標準。我們都知道不同的光學玻璃例如BK7或LaK3，其穿透頻譜不盡相同，所以鍍在這兩款玻璃上的T*薄膜材料也會略有差異，以便讓不同材質的玻璃鍍上T*薄膜後，最終都能達到相同的穿透頻譜，這也是為何Carl Zeiss Planar f1.4/50與Carl Zeiss Apo Sonnar f2/200的薄膜顏色不同的原因，前者的薄膜偏紅紫，而後者偏綠。
IV. 結 論
好的薄膜可以提高光線穿透率，校正顏色，降低鬼影並提高反差，這是時代進步帶給消費者的好處，但...老鏡還是有老鏡自己的特殊味道與用法。1945~1957年是單層膜流行的年代，以現在觀點來看，這時期的單膜老鏡普遍反差低、畫質鬆軟、照片顏色偏紅，購買前對老鏡期望過高的消費者，事後可能會對照片品質不免失望。但是對於長期觀看黑白老照片的資深玩家而言，現在新鏡頭拍攝的黑白照片，反差過大，黑的太黑、白的太白，其實反而有點兒不太習慣，彷彿失去了...那份古早黑白照片...的韻味，因此這種壓縮黑白灰階的單膜老鏡，剛好可恰如其分地拍出那種迷人的老時代黑白味。
1958~1971年這段期間，是使用第一代與第二代多層膜技術時期，尤其1966~1971年這段第二代多層膜技術時期的鏡頭最耐人尋味，這時期的老鏡適合在陰天或室內自然光條件下拍攝，其內斂顏色及暗部細節，所散發之醍醐味令人久久無法忘懷，是另一境界的平靜與美感。這時期鏡頭雖然解析度略低於現代鏡頭(與現在的頂尖鏡頭相比)，但是在光圈縮到f4甚至於f5.6，畫質已經可達到令人滿意程度，至少強過現在很多塑膠變焦鏡頭。至於1971年以後使用第三代多層膜技術的鏡頭，則宛如同塗上亮麗口紅的少女，充滿朝氣活力。不同時代產物當然會有其不同的時間韻味，我們應該賦予這些不同年紀的老鏡不同的想法，讓它適切發揮屬於它那個時代的風格表現，才是對這些老鏡表達致敬的最佳方式，您說是不是呢？
補充說明：
評價鏡頭好壞本身就是一件很主觀，很難客觀，而且艱鉅的任務，從一百多年前吵到現在，從沒有停止過，不過仔細想想…這不正是攝影有趣之處嗎？(笑)
評估鏡頭好壞從科學的角度來看有幾個面向，首先是…拍的照片好不好看？清不清楚？顏色漂不漂亮？要達到這個目的，有兩個管道，第一管道例如使用樹脂非球面，低色散玻璃，甚至於非典型部分色散玻璃，最新款鍍膜，自動對焦，甚至於防震，這類鏡頭，日本廠牌如Nikon、Canon及Sony很拿手。第二管道是比較老派的作法，純金屬鏡身，手動對焦，傳統玻璃鏡片，模造玻璃非球面，非典型部分色散玻璃，甚至於電腦研磨非球面玻璃..，這類鏡頭例如由日本Cosina代工的ZM、 ZF、ZE卡口的蔡司鏡頭非常優，由其是模造非球面+非典型部分色散玻璃。Cosina自己設計製造的Voigtlander鏡頭也不差。第一管道的鏡頭使用上較為方便，拍照成功機率高，適合年輕人使用，但是這種鏡頭有賞味期限，因為樹脂有壽命，電子零件也有壽命。第二管道的鏡頭因為使用金屬鏡身及玻璃，保養得宜使用40 、50年以上沒有問題，但是操作難度稍高，適合中年紀以上、不趕時間的族群使用。1960年代，西德Leica、蔡司Contarex及法國Angenieux都是製作很精良、嚴謹的好鏡頭。Schneider、Rodenstock 及 Voigtlander 表現就稍微普通些。表現好壞與光學設計能力，低色散玻璃種類，及鍍膜技術有關，也跟當時產品定位有關，前三品牌是高價位品牌，後三者則是中價位品牌。至於日本鏡頭約末是在1980年代以後才進入比較成熟階段，Nikon工程師自己也承認這個事實，原因是日本低散玻璃的開發在1980年代以後才逐漸邁入穩定、成熟。礙於作者的知識與經驗，以上分析肯定不夠全面，野人獻曝僅聊表參考而已。
參考文獻
[1] Hermann A Haus, Waves and Field in Optoelectronics, Chapter 2, NJ: Prentice-Hall, 1984.
[2] 李正中，薄膜光學與鍍膜技術，台北，藝軒圖書，2006.
[3] Vladan Blahnik and Benjamin Voelker. “About the reduction of reflections for camera lenses; How T*-coating made glass invisible,” ZEISS Camera Lenses, 2006.
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