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镜头卡口

精密加工保证光学表现

ARRI镜头卡口简史

用上ARRI第一个镜头卡口的不是KINARRI,而是首款大规模量产的ARRIFLEX 35。每一种镜头卡口只有一个目的:让摄影指导有更多焦段和类型的镜头选择。ARRIFLEX摄影机的三镜头转盘是ARRI的第一个卡口,即“ARRI标准”卡口。虽然同时提供3种镜头选择,但ARRI从来没有把镜头嵌死在转盘卡口上。

在35 mm(ARRIFLEX 35)和16 mm(ARRIFLEX 16ST)两种格式机身上都能看到ARRI标准卡口。1965年,这种设计被“ARRI Bayonet”卡口所取代,ARRI Bayonet采用不锈钢材质并有不同的锁定结构,安装镜头更加稳固、精确。

PL卡口
直到1980年代早期,电影行业才定下了使用至今的16 mm和35 mm镜头标准——PL卡口标准。PL是“正向锁定”的简称,是全球电影摄影应用最广泛的镜头卡口。与利用弹簧固定的插刀卡口不同,PL卡口通过螺纹法兰将镜头牢固地固定在适当的位置,更大的卡口直径让镜头的后端镜片可以做得很大,由此打开了现代大光圈镜头设计的新天地。

AMIRA/ALEXA Mini多种镜头卡口
为了融入纪录片制作环境,AMIRA有理由支持其它领域的镜头,例如B4或EF卡口镜头。AMIRA和后来的ALEXA Mini都设计成了可更换的镜头卡口:PL、B4和EF。第三方厂商还为它们推出了不同的镜头卡口:潘纳维申、尼康F、尼康G、徕卡R等。

Maxi PL、XPL和LPL
1989年,针对ARRIFLEX 765推出了一个更大的PL卡口:Maxi PL。为了匹配65 mm胶片,Maxi PL的直径扩大了12 mm。
为了进一步加强PL卡口的稳定性,ALEXA采用更新颖的镜头和影像传感器支架设计。不锈钢镜头卡口利用不锈钢连杆,直接与影像传感器支架衔接在一起,整套装置与机身又是固定在一起的。由于镜头和影像传感器之间没有任何弹性连接,法兰深度绝不可能变化——即使镜头卡口遇到强烈的应力,例如没有做良好支撑的大型变焦镜头。选择不锈钢材质是因为它有最小的热胀冷缩系数。
这套设计原则沿用到了ARRI的第二台65 mm摄影机上,但这台新的65 mm需要自己专用的镜头卡口:2015年,随着ALEXA 65的问世,ARRI推出了XPL卡口,它比Maxi PL的直径还要大(XPL:72 mm)。

2018年,ARRI发布ALEXA LF时同步推出了LPL卡口,为大画幅(或“全画幅”)摄影机系统带来最适合的镜头卡口。

ARRI最新的镜头卡口: LPL

LPL卡口(LPL = 大型正向锁定)是第一个完全针对数字摄影机推出的通用镜头卡口。PL卡口配合数字影像传感器和现代镜头有诸多局限,开发LPL卡口正是为了打破这些限制。

LPL卡口采用成熟的机械设计方案和新的尺寸规格。

成熟的机械设计
LPL的机械部分基于成熟的ARRI 54 mm PL卡口而来。PL卡口已被证明坚固、可靠,确保法兰距精确无误,这也是PL卡口得到全球广泛采用的其中一个主要原因。

LPL卡口使用蓝色的锁定杆,很容易与使用黑色锁定杆的PL-LPL镜头转接环区分。

采用新的尺寸
与PL卡口相比,LPL卡口直径更大(62 mm vs. 54 mm),法兰距更短(44 mm vs. 52 mm)。

与35 mm胶片不同,数字影像传感器有不同的形状和尺寸,从ALEXA 65到ALEXA Mini,直径更大的LPL卡口能够覆盖所有这些影像传感器,给予光学设计更大的自由并有助于避免成像问题:

• 小口径的镜头卡口容易导致画面角落照度不足形成暗角。而且,光线以更陡峭的角度射向影像传感器边缘,这是数字影像传感器应该尽量避免的情况,因为光线角度越垂直,成像灵敏度越高。不仅如此,数字摄影机在影像传感器前方通常设计有一套光学低通滤光片和光谱滤光片,光线在接触影像传感器之前必须先穿透滤镜系统。就算这些滤光片工艺完美,在光学设计时也必须考虑到镜片是否与焦平面平行,是否放置在聚焦光线的中心,但光线以陡峭的角度穿过滤光片造成的影响会更加严重。

• 无论使用哪种摄影机和滤光片,要保证整个画面区域都有最高品质,光线最好以尽量垂直的角度射向影像传感器,这种思路被称作“远心”。出射瞳镜片比影像传感器还小的镜头是无法满足这种要求的。取决于影像传感器成像单元的布局,以陡峭角度射入的光线可能只有一部分击中光电二极管,或是同时击中邻近的二极管造成色彩干扰。使用远心设计的镜头能够避免这些问题。

• 缩短法兰距给予光学设计更大空间,尽量减少畸变、球面像差、像场弯曲或色散等异常状况,同时有助于设计出光圈更大的镜头。由于已经不再需要为反光镜快门预留空间,镜头也更容易设计得更小更轻便。所有这些优点都得益于采用LPL镜头卡口。

总而言之,LPL卡口的规格能够覆盖目前所有的数字影像传感器,也有助于设计出更小、更轻、更快的镜头,提高成像品质。与其购买一支特定卡口的镜头,只能用在特定机身上,不如采用一种被广泛采纳的行业卡口标准,任何镜头都能用在任何机身上,无论你选择什么画幅和分辨率。

树立行业标准
为了让LPL镜头卡口成为一种新的标准,ARRI向全行业免费公开LPL参数规格。
ALEXA LF、ALEXA Classic/XT/SXT、ALEXA Mini LF、ALEXA Mini、AMIRA和ALEXA 65都可使用LPL卡口,第三方厂商也在为非ARRI摄影机、导演取景器和镜头测试工具 推出LPL卡口,使得ARRI Signature Prime和其它LPL镜头能够得到广泛使用,获得最大的灵活性和投资回报率。
PL-LPL转接环免工具牢固安装在LPL卡口上,支持所有的PL卡口镜头。PL卡口镜头本来是针对S35画面尺寸的,假如未来需要同等大小的画面,PL-LPL让新型摄影机能够向下兼容这些PL镜头。

镜头数据系统

配备镜头数据系统(LDS)触点的PL镜头卡口于2000年推出,最早应用在我们的模拟摄影机上,例如ARRICAM Studio或Lite。现在广泛应用于ALEXA、AMIRA和ALEXA Mini数字摄影机。

LDS传递数字镜头和马达的设定。具备LDS功能的镜头能够向摄影机实时报告当前的镜头设置(例如焦距、光圈、变焦位置)。摄影机读取这些数据,然后将它们传输给存储模块和其它连接到镜头控制系统的附件,比如无线控制器WCU-4或Master Grips。作为视觉特效工作的重要辅助信息,镜头数据必须嵌入录制文件和我们的数字摄影机系统。

兼容性
ALEXA、ALEXA Mini和AMIRA摄影机兼容库克/i镜头数据协议。

LDS-2
LPL卡口当然不可能缺少镜头数据能力:LPL采用第二代镜头数据系统LDS-2,与第一代的LDS-1相比,通过绝对值编码器,更换镜头不再需要重新校正,更节省时间。LDS-2的接口速率是LDS-1的8.7倍,支持传输更多数据信息。

ARRI Signature Prime是第一套搭载LDS-2的镜头。LDS-2扩展了镜头数据的用途,ARRI正在把LDS-2技术授权给其它镜头和摄影机厂商使用。