按：今天，電影制作正從膠片時代向數字時代過渡。無論是前期的攝影機，還是后期的洗印廠、剪接臺，原有的膠片設備都將漸漸淡出它們叱咤多年的舞臺。而在眾多膠片時代的設備里，卻有一樣不受王朝更迭的影響，依然能在數字時代繼續(xù)綻放它瑰麗的光芒，那就是 電影攝影機鏡頭。

當前電影工業(yè)中有四大鏡頭品牌，分別是德國蔡司（Zeiss）、英國庫克（Cooke）、法國愛展能（Angenieux）、美國潘那維辛（Panavision）。它們?yōu)槿澜珉娪坝^眾帶來了精美絕倫的視覺享受；它們做工精湛，品質超群；它們產量極低，售價昂貴；它們專注業(yè)界，不出消費產品；它們的神秘在江湖上被口口相傳。于是，帶著好奇心，我們將去它們的娘家串串門兒，聽聽它們背后的故事，看看那些鏡頭都是怎樣煉成的。。。

以下文字摘譯自《Film and Digital Times》雜志。

英國庫克（Cooke）

從倫敦向北，經兩小時車程，就到達了萊斯特市（Leicester）。這里是狄更斯時代的工業(yè)Geming發(fā)祥地。庫克廠就坐落在這座Geming之城的郊區(qū)。

走進工廠，首先映入眼簾的是滿墻的電影海報。門廳的所有墻面幾乎都被海報覆蓋了，而且大部分是我們熟知的電影，例如達芬奇密碼、哈利波特與火焰
杯、哈利波特與阿茲班的囚徒、天堂王國、鐵拳男人、007**賭場、斷背山、慕尼黑、翻譯風暴、鍋蓋頭、現代啟示錄、巧克力情人……數不勝數。很顯然，這里的人們非常喜歡電影，而且他們尤其以那些用庫克鏡頭拍攝的電影為傲。帕特韋伯（Pat Webb）是庫克的材料員，負責管理庫克廠的材料進出和倉儲。他已經在庫克工作了 42年，去年一年他看了250部電影，由此可見庫克人對電影的熱愛。

一塊平板玻璃讓光線筆直通過，而一點水珠的彎曲表面卻讓人觀察到了另一個世界。經過幾個世紀，水珠彎曲的表面*終變成了光學設計中的各種公式。其實，鏡頭設計是純粹的數學工作。通俗地說，也就是如何把影像弄進攝影機的小片窗里。想像一下，要把24英里寬的景象，清晰地記錄在24X18mm（35mm電影畫幅）的膠片上，其鏡頭設計的難度不亞于一個大尺寸天文望遠鏡。

我們先把時光追溯到1885年，英格蘭，萊斯特市。當時這里是工業(yè)Geming的硅谷，蒸汽機推動著火車，也推動著工廠。這個城市生產紡織品、日用品，當然還有其他一些的東西，比如鏡頭。威廉泰勒（William Taylor）和托馬斯泰勒（Thomas S Taylor）兩兄弟在這里創(chuàng)建了一個生產光學儀器的公司。

泰勒兄弟堪稱機械天才，當他們還在倫敦讀書的時候，就建了一個小工作室，用自制車床開發(fā)光學設備。1881年，泰勒兄弟造了一臺神奇幻燈機（Magic Lantern）。這臺用黃銅和木頭造的幻燈機能放映玻璃底片上的影像。它實際上更像是兩臺疊在一起的獨立幻燈機，當一臺放映時，另一臺可以換片，然后再輪換，這樣播放效率就比較高。它的用途相當于我們今天的PPT演示。現在這臺機器擺在萊斯特市的斯尼伯頓博物館（Snibston）里。

1887年，威廉赫伯遜（William Hobson）加入泰勒兄弟的公司，負責銷售，從此公司改名做TTH（Taylor，Taylor & Hobson）.1894年，約克市的望遠鏡制作商TCS（T. Cooke & Sons）將三片三組鏡頭技術授權給TTH。該技術很好地解決了鏡片邊緣成像不清晰的問題。于是，**枚庫克鏡頭就在這年誕生了。
隨著電影工業(yè)的興起，庫克開始專注于電影攝影機鏡頭的生產。在20世紀的前50年間，幾乎所有的好萊塢電影都是用庫克鏡頭拍攝的。而庫克也對鏡頭科技有顯著的貢獻，例如1921年，庫克研發(fā)了**枚F2.0大光圈鏡頭；1936年，研發(fā)了**枚變焦鏡頭。

泰勒兩兄弟分別在1937和1938年離世，公司更名為TH（Taylor & Hobson）。1945年，它成為瑞克集團（Rank）名下的子公司。瑞克集團是由亞當瑞克（Arthur Rank）創(chuàng)建，他是英國商業(yè)巨賈，發(fā)家于宗教電影的拍攝，擁有著英格蘭近半數的電影院和大部分制片公司。到了90年代初，瑞克集團大大縮水，鏡頭生產部門不受重視，庫克面臨****的危機。當年的報紙曾這樣描述庫克的窘況：“這里日漸衰敗，海鳥的毛都快從屋頂的窟窿里飄進來了”。

1998年，一位“穿牛仔褲，黃襯衫，系紅領帶，留著胡須”的美國人帶著一個商業(yè)計劃來到庫克，從此這家公司翻開了新的一頁。這位仁兄就是庫克現任掌門萊茲齊蘭（Les Zellan）今天的庫克公司有約70名研發(fā)和制造人員。跟其他光學企業(yè)不同，庫克只專注于電影鏡頭的研發(fā)制造，不涉及其他用途的鏡頭生產。目前庫克的主要產品是Cooke S4/i 系列鏡頭。一枚S4鏡頭的全部生產工序需耗時40小時。下面，我們就來看看一枚庫克鏡頭是如何造出來的。

這次對庫克的報道，是多年來媒體被首度允許帶著照相機在庫克工廠內進行自由采訪和拍攝。對于電影業(yè)界而言，這個創(chuàng)造過無數奇跡的公司既神圣又神秘。

電影攝影機鏡頭制造有如科技中的藝術。對一枚電影鏡頭的要求，不僅要能在拍攝過程中柔滑地對人物和各種景物進行對焦，而且要求其操作的結果跟鏡頭上的刻度完全吻合。

鏡頭制造首要材料是玻璃，純凈的無氣泡的光學玻璃。目前庫克的玻璃材料主要來自德國肖特玻璃廠（Schott）和日本小原玻璃廠（Ohara）。大約1mm。鏡坯的表面是粗糙的，就像一塊毛玻璃。需要用研磨劑（例如鈰氧化物）對其進行打磨才能令其在庫克鏡頭群中，所使用的玻璃有70種之多，每種玻璃的折射率和化學成分都不一樣。玻璃材料是玻璃廠根據鏡片設計供應的，送來的玻璃已經是形狀接近的鏡片坯。但厚度比*終尺寸厚表面變得光潔。打磨的過程，就是把鏡坯的表面變成設計曲面的過程。在庫克的打磨工序中，既會用到先進的數控機床，也會用到有近百年歷史的老式研磨機。

把玻璃鏡坯的表面研磨成設定的光學曲線，幾乎是一個光學公司*重要的核心技術和商業(yè)機密。鏡頭設計匯集了數學、物理、化學等多種學科。當年泰勒兄弟的時代，鏡頭設計都是在紙面上完成的。后來，那些設計文稿被裝訂成冊，成為參考資料。這些古老的文獻，至今仍擺放在庫克的設計室里以供查閱，并不時給設計人員帶來啟發(fā)。當然，今天的鏡頭設計已經全部在電腦上完成。
 

   在設計室里，庫克的總工程師大衛(wèi).內特頓（David Nettleton）先生用一種無比震撼的方式向我們展示了S4鏡頭**的機械性能，他毫不留情地把鏡頭從1米多高扔到了地上！然后再告訴我們鏡頭毫發(fā)無損（看文章的你千萬不要模仿）。大衛(wèi)的兒子保羅.內特頓（Paul Nettleton）也已經是庫克的設計人員。這種上陣父子兵的組合為高科技的鏡頭制造增添了幾許古老傳承的色彩。

如果用一句話概括鏡頭構造，那就是：“鏡片前進或后退，讓景物聚焦在焦平面上”。

一個鏡頭有若干片打磨好的鏡片構成，一個鏡片的單位術語就是“片”。每片鏡片主要的指標包括：直徑、厚度、方向、曲度等等。

鏡片被排列安裝在金屬鏡筒內。鏡片的安裝要求非常堅固，鏡筒的運動不但要柔滑，而且成像結果的精度要與鏡筒外的刻度保持一致。除此之外，在機械方面，一枚鏡頭要能承受經年累月的使用，應付極端溫度下的工作，還有機械碰撞，遭遇飄雨，以及各種令設計者崩潰的惡劣挑戰(zhàn)。

機械部分的運動精度是保證鏡頭操作精度的關鍵和基礎，只有機械部分運行精準，鏡頭操作的結果才有可能跟鏡頭本身的刻度一致。庫克近年推出的i系列智能鏡頭，就是通過內置的傳感器，感知鏡筒內機械的運動情況，從而輸出光圈、焦距、對焦距離等數據。

  磨制鏡片的**步，是用數控機床將玻璃鏡坯切割成**的直徑。在后續(xù)磨制工序中，鏡片都將保持這一直徑，直至*后成形時的磨邊工序。

同時，數控機床會對鏡坯進行成形研磨，打磨出鏡片兩面的光學中心，曲面和厚度。數控機床除了能磨球面鏡片，也能磨非球面鏡片。一臺數控機床每15分鐘磨制一枚鏡片，這有點像用微波爐每15分鐘加熱一份快餐。
  

接下來的工序是細磨，或稱拋光，就是將鏡片表面的曲線打磨得更平滑。這道工序庫克使用的是所謂的D型研磨機。這種機器造于1913年，它有6個研磨架，每8小時能研磨120片鏡片。這種本應在博物館里展出的機器，至今仍**而穩(wěn)定地工作在生產一線，這本身就是個奇跡。
  
  鏡片被放置在蘑菇型的黑色瀝青支架上。半球形的研磨罩以緩慢的速度將鈰氧化物研磨劑隨機地涂抹在鏡片表面。研磨技師會定期為研磨罩添加研磨劑。在同一個研磨架上，可以安放不同的鏡片，同時進行拋光研磨。經過拋光，鏡片表面已經形成了設計的曲面，鏡片的研磨就完成了。也許正是因為這種延續(xù)了近百年的研磨工藝，給了現代科技下的庫克鏡頭一種與眾不同的特質。

球面鏡片的表面是一個固定曲度的球面，而非球面鏡片的表面則是不同曲度的球面的組合。非球面鏡片，中心的曲度就跟邊緣的不同，這種設計能有效地消除鏡片邊緣的成像畸變，而且在同等光學素質下，非球面鏡片的體積和厚度比球面鏡片要小。在庫克CXX 15-40mm變焦頭和SK4 6mm定焦頭等鏡頭上都使用了非球面鏡片。
  
  鏡片研磨之后，下一道工序是鍍膜。英國制造業(yè)有句老話：“你造不了你無法測量的東西”。因此，庫克鏡頭的全部生產工序都是能測量的，研磨、拋光、組裝，當然也包括鍍膜。通常任何玻璃表面都會有4%的光反射率，也就是4%的光無法通過玻璃。假設一枚鏡頭有22片鏡片，那么就是44個反射面，如果每面反射掉4%的光，這鏡頭基本上就是個墨鏡了。庫克鏡頭的鍍膜能將光線反射消減至0.1%。這種膜是通過硅和鈦的共同作用，將含鎂的氟化物覆著于鏡片表面。具體成分我們不得而知，我們只知道這種膜的厚度僅有1納米。

鍍膜完成之后，要對鏡片進行*后的磨邊。磨邊完成，鏡片就是*終的安裝尺寸了。磨邊完后還有一道工序，是把鏡片的邊緣涂黑。因為鏡片的邊緣也同樣是一個反射面，反射的光會對畫質構成影響，涂黑的目的是吸收射到邊緣的光，盡可能降低邊緣的反射率。這道工序是手工操作的。把鏡片放在一個噴漆架上，然后用噴槍在鏡片的邊緣均勻噴涂上黑色環(huán)氧漆。噴漆完成，一片鏡片就完工了。
 
 

接下來，就要把鏡片安裝到鏡筒里。這道工序在裝配室完成。

一枚庫克鏡頭，有10到14片不等的鏡片，以及大約60個機械部件組成。鏡筒是陽極化處理的鋁合金材料。鏡片組被固定在有名的庫克輪架（Cooke Cam）上。輪架是一個帶有凸輪的鏡箍，凸輪與外圍鏡筒的輪槽契合，這樣輪架就帶著安裝在它上面的鏡片沿著輪槽路徑移動。這種凸輪式的鏡筒移動方式，比螺紋式鏡筒的摩擦要小得多。庫克鏡頭中的凸輪是用聚合樹脂制造的，這種材料非常堅固，它能讓鏡筒在-25℃到55℃工作環(huán)境下柔滑運動，而且完全不需要任何潤滑劑。
  

安好了鏡片，接下來就是安裝光圈組件。光圈葉片決定了光圈孔的形狀，而光圈孔影響著所謂的“焦外成像”。越接近圓形的光圈孔，其焦外成像就越好。通常相機鏡頭的光圈葉片在7片左右，光圈孔是多邊形，而電影鏡頭幾乎都接近圓形。

當鏡頭的全部組件組裝完成之后。接下來，將是一道不可思議的工序：把所有組件再全部拆下來！這是因為**次組裝是“適應性組裝”，也就是說，通過**次裝配來測試各組件間是否有“排斥反應”。如果運轉正常，那么這枚鏡頭中的各組件從此就是一家人了。然后這一家老小將作為一個整體進入后續(xù)的工序。

后續(xù)工序的**步，這家人會進入無塵室進行**清潔，特別是鏡片組。庫克的鏡片用丙酮清潔劑進行清洗。用什么清潔劑處理鏡片取決于鏡片的鍍膜材料。每個鏡頭廠商都會推薦適合自家鏡頭的清潔劑。所以用戶在沒有把握的時候，不要亂用清潔劑。
  
  清潔完畢后，再次把所有組件重新裝配起來，這次就是“*終組裝”。此時，裝配完的鏡頭是沒有對焦刻度環(huán)的。而下一道工序就是給每個鏡頭量身定制刻度環(huán)。首先，把鏡頭安裝在“對焦增量儀”上。然后，儀器驅動鏡頭的跟焦齒輪，讓鏡頭從*近對焦點向無窮遠推進，電腦記錄下該鏡頭的鏡筒旋轉位置所對應的合焦距離。

然后，用激光刻字機根據對焦數據，在一個空白的刻度環(huán)上刻出該鏡頭的對焦刻度。然后再把這個刻度環(huán)裝在對應的鏡頭上。由此可見，每枚庫克鏡頭的對焦刻度環(huán)都是****的。而一旦鏡頭被拆開維修，其刻度環(huán)很有可能要重新制作。

如果是i系列鏡頭，還要向鏡頭內的傳感器寫入對應的對焦參數，讓其輸出的數據跟實際對焦值等同。

至此，一枚庫克鏡頭就制造完成了。
  
    作為攝影師，鏡頭就是我們的工作伙伴。一枚優(yōu)良的電影鏡頭不但包含著精良的制造工藝，更體現著制造商對電影的熱愛和一絲不茍的專業(yè)精神。

      從這篇文章中，我們還可以重溫下英國泰勒.霍普森公司（Taylor Hobson Ltd）的誕生。如今，130年過去了，Taylor Hobson 的產品線也覆蓋到粗糙度測量、輪廓測量、圓度和圓柱度測量、表面形貌測量、平面度和直線度測量等多個領域，為工業(yè)制造高精度零件、科研領域、**計量領域，提供了可溯源、可信的解決方案。上海浦量元精密機電有限公司將繼續(xù)為廣大客戶提供更加及時、專業(yè)、貼心的服務。