光學基礎知識：STF原理

STF的具體含義是：Smooth Trans Focus，影象平滑。

通常的鏡頭在焦外的部分光線的擴散是均等的，所以其虛像的光亮分布也是均勻的。對此，在STF鏡頭上通過一片安裝在光圈附近位置上的稱作Apodization Filter(變跡濾鏡)的光學元件，使得鏡頭中心部分的通光量較多，而越趨向周邊時通光量較少。為此，在焦外成像部分形成輪廓漸淡，形成比較理想的柔軟虛像。

此外，該STF鏡頭與通常的鏡頭不同，從圖1來說明STF鏡頭與普通鏡頭的差異。一個實際的影像點通過鏡頭在a點成為實像，而在其前后的b點和c點顯示為虛象。普通鏡頭在b點和c點的虛像皆為亮度均勻的圓形，而STF鏡頭的焦外成像由于Apodization的光學元件的緣故，圓形像越往周邊亮度越低，能夠實現柔和美麗的前后景成像。另一方面由于避免了惡化前后景成像的所謂的“二線性散焦”的發生，使得該鏡頭特別適合人像以及像貴金屬那樣對質感表現要求高的攝影。

通常在合焦的主體的前后都是表現為虛像的。在一些場合下會發生稱之為“二線性”的傾向而損害前后景成像。對此通過移動一部分的鏡片群能夠調節球面像差達到改善前后景成像的，但是通常僅能夠改善背景成像或者前景成像其中的一種，這種方式無法實現同時改善前后的虛化程度。虛化程度的好壞取決于焦外部分其像的亮度分布。

普通鏡頭的亮度分布是均等的，但是如果相對于虛像中心部分周邊亮度低而顯示高斯分布的話，實踐證明這樣能夠美化背景成像。當然，背景成像也同時取決光圈葉片的形狀。為此將具有使得虛像部分中心和邊緣亮度分布理想化的特殊光學元件放置于光圈的位置。這種光學元件與在天體觀測中使用的Apodization濾鏡具有相同功效，具有中心部光線暢通而周邊配有適當濃度的漸變灰鏡功效(參見圖3)。

這種濾鏡狀的光學元件發揮著改善虛化程度的效果。按照一般常識這樣的光學元件可以采用鍍膜的方式制作，但是由于濃度分布以及染色的原因不適合批量生產。為了制作這樣的中灰鏡片，首先將具有一定濃度(低透光率)的材料加工成中心厚度僅僅0.3mm的凹透鏡，之后采用一片普通光學凸透鏡與之貼合成為一組兩片的復合鏡片。這種特殊的光學元件被稱之為Apodization。采用它而開發的Minolta STF 135/28[T4.5]鏡頭，點光源所形成的背景成像非常柔和，在合焦的實像以外的虛象部分，由于光斑的邊緣極難觀察到，所以形成的畫面極為柔和。

該鏡頭的特長不僅僅使背景成像柔和，而且這樣的柔和的虛象在整個畫面內都能得到，因為STF 135/2.8[T4.5]鏡頭也消除了一般鏡頭在大光圈下畫面邊緣容易產生口徑食的現象。從圖2光路圖可以看出，它的前後鏡片直徑很大，達到一般135/2鏡頭的程度。通常由于口徑食的緣故畫面邊緣的光線受到遮擋，對補償各種像差有一定的幫助。但STF 135/2.8[T4.5]消除了口徑食，即使在畫面邊緣也要對全部的光線保證獲得清晰的圖像。正因為如此，該鏡頭在設計上，注重背景虛化的同時，在最大光圈時的清晰度方面也能得到最高的描寫力。該鏡頭的標稱最大光圈是f/2.8，由于特殊光學元件的關系導致通光量下降，其有效光圈實際為f/4.5，它由透過率修正系數T制光圈來表示。

注：T制光圈：

由于鏡頭結構、光學元件數量、鍍膜類型等因素，實際鏡頭的透過率不可能達到100%的，而相對孔徑或者f數值只是從幾何光學的定義而來，沒有考慮到上述因素，所以不能夠真正表達鏡頭的透射能力(也就是通光能力)。兩支具有相同f數值的鏡頭可能會有不同的透射率，透過率用透射系數T來表示，這里T≤1，對于一個圓形光圈透射系數為T的鏡頭，實際有效光圈是：

T_實際 = f_數值/√(T)

對于STF 135/2.8[T4.5]，說明該鏡頭的相對孔徑是f/2.8的，但是實際光圈只有T4.5。