当您购买了新镜头，从包装盒中取出漂亮的光学元件并安装到相机上时，您有没有想过镜头是如何设计和制造的呢？在最近的日本之行中，我们有机会来到会津市适马（Sigma）镜头工厂，我们将向您介绍镜头是如何制造的。

大多数摄影师都非常熟悉适马（Sigma）这个品牌，但对其历史恐怕并不熟悉。适马是一家家族企业，由 Michihiro Yamaki 于 1961 年创立。Yamaki 先生是一家制造双筒望远镜、照相机和视频镜头的小型光学公司的工程师。当公司破产时，它的一些供应商需要新客户，便找到 Yamaki 先生开始新的业务，适马就诞生了。

如今，适马拥有 1,700 多名员工，在八个国家设有九家子公司，年销售额达 420 亿日元（约合人民币 22 亿元）。

工厂简介

正如适马现任首席执行官 Kazuto Yamaki 解释的那样，适马的经营理念是“小办公室，大工厂”。它拥有最少的行政、销售和营销人员，优先投资于工程和制造，该公司位于日本川崎的总部约有 75% 的员工是工程师。

适马在日本会津的工厂

适马于 1974 年在福岛县东京以北约 300 公里处的会津开设了目前的工厂，该工厂拥有约 1,500 名员工。这是适马唯一的工厂，所有产品都在这里生产。

1974 年和今天的适马会津工厂，背后是万代山。

适马的工厂占地面积近 72,000 平方米，每年生产 80,000 个镜头和 2,000 台相机。镜头的每一个部件都在这里生产。

镜片检测室

光学是任何镜头的核心，在深入了解制造过程之前，让我们先从镜片开始，谈谈适马如何建立镜片的性能指标。

每次设计新镜头时，都会创建一个高质量的母版，用于基准测试；它建立了基准性能规范。该基线成为整个镜头制造过程中使用的所有调制传递函数 (MTF) 机器的参考点，确保每个镜头都满足分辨率的设计规范。

主镜头的测试在 Trioptic 测量机上进行，这是日本仅有的几台此类测量机之一。它可以测量所有镜头的最小对焦距离和无限远之间的范围，并使用高达 1000mm 的准直器。

镜片毛坯

大多数镜头元件开始时都是镜头毛坯，带有轻微曲线的玻璃盘。在进行研磨之前，镜片毛坯是不透明的白色。适马使用来自豪雅（Hoya） 的镜头毛坯来制造其镜头。

玻璃研磨

镜片制造的第一步是粗略地磨出镜片的曲线。每个镜头毛坯都连接到一个柱塞上，该柱塞将其引导到一台机器中，在该机器中玻璃被研磨成适合镜头的正确曲线。由于这一步只是为了为镜片创建正确的形状，因此完成后它仍然显得有些不透明。

然后执行第二个更精细的精密研磨步骤，使镜片具有清晰、光滑的表面。

适马的会津工厂在玻璃制造过程中使用了大约 330 台机器，每隔几分钟，一名技术人员就会用量规检查一台机器，以确保其曲线正确。

镜片抛光

镜片研磨后是抛光。将镜片放入机器中，聚氨酯垫安装在模具中，与镜片的最终形状或曲线相匹配。它们使用特殊的抛光膏（通常是氧化铈或氧化锆）研磨镜片。该过程通常需要 2 到 10 分钟，具体取决于镜片的尺寸和类型。

非球面镜片

并非所有玻璃元件都经过研磨，非球面光学器件使用成型玻璃制造。较小的元件开始时看起来像球状的透明玻璃球，而较大的元件开始时是预成型玻璃。

这些玻璃片都被放入模具中，然后通过一台机器，通过高压和高温将它们压成最终形状。适马目前生产直径最大为 84mm 的非球面元件。

非球面镜片是镜头中比较关键的部分，因此我们被要求避免在该区域拍照。我在上面放了一张我最喜欢的适马镜头之一的图片，14mm F1.8 Art，它有一个直径为 80mm 的前置非球面元件。

镜头定心

玻璃元件成型和镀膜后，它们会在边缘进行最终研磨，以确保元件边缘的直径和厚度符合规格，并能正确安装在镜头内。这也确保了玻璃元件将在镜头外壳内光学居中。

镜片镀膜

镜片抛光或成型后，就可以使用超级多层镀膜来抑制眩光和重影。在应用涂层之前，目视检查每个镜片是否有灰尘。然后将镜头放置到一个圆顶形的装置上。

然后将镜片装载到机器中，机器中的特殊化学物质将汽化均匀地散布到镜片元件上，然后用紫外线将它们固化。

镜片连接和粘合

制造出的单个光学元件都放置在一个塑料框架中，并使用高温和高压将它们固定到位，形成一个由多个镜片元件组成的单元。

当 2-3 个元件必须直接粘合且中间没有间隙时，使用称为透镜粘合（上图）的单独过程。两个镜头用一种特殊的粘合剂连接在一起。

金属加工

镜头有许多金属部件，因此金属加工占据了工厂车间的很大一部分，用钢、铝和黄铜等材料生产部件。

上图中可见的蓝色自动化机器执行金属切割、成型和钻孔的过程。这个过程很快，通常每个零件只需要几分钟。工厂里大约有 160 台机器正在运行。

这张照片显示的是在表面处理之前新研磨的镜头内旋转镜筒。

回收

将金属块变成镜头组件的加工过程会产生金属废料，就像这张照片中的刨花一样。适马收集这些材料并与当地的回收商合作，以确保这些材料被重新利用，而不是落入垃圾填埋场。

金属冲压

一些金属零件是由机器冲压出来的，而不是单独加工的。

这是冲压完成后的成品：有助于控制镜头光圈叶片移动的金属板。

镁加工

出于安全原因，镁零件在与主工厂不相连的单独建筑物中加工。镁是易燃的，因此，该设施拥有超厚的混凝土墙，可以在发生事故时提供保护。

镁被用于许多部件，因为它坚固耐用但比铝轻。这使得零件比铝制零件更小、更轻，但镁的成本更高。因此，它并没有用于所有方面，而仅用于耐久性和重量轻的部件。

镁组件最初是压铸件，是适马不在其工厂生产的少数产品之一。全球只有少数压铸件供应商。

这些自动化机器以高精度在压铸件上切割、成型和钻孔。铣削后，每件作品都会经过清洁过程以去除生产过程中残留的油污，然后涂上一层耐腐蚀涂层以保护金属。铣削完成后，每个零件都会由机器测量，以确保其在零件的指定公差范围内。在这张照片中，您可以看到安装在机器上的三脚架项圈。

大约有 20 台机器从压铸镁中铣削零件。为了安全起见，每台机器都配备了专为镁火灾设计的专用灭火设备。

新工具和模具

适马的理念是尽可能多地控制其工厂的制造过程，因为这使他们能够更好地控制产品的质量，包括用于制造其产品的模具和工具。

这个区域不是自动化的，原型和零件是手工制作的，如上图所示。这也是适马创造新产品所需的专用工具的地方，通常侧重于提高装配过程的效率。

注塑成型

塑料或冲压零件的模具使用电子放电加工 (EDM) 的工艺制造的。通过在电极和正在制造的零件之间的间隙中施加放电火花来去除材料。

一旦进入装配线，粘性塑料就会通过模具中心被送入模具中。一系列单独的管子将冷却剂输送到模具，导致塑料部件硬化。大约 40 台注塑机随时都在装配线上制造零件，模具将根据生产的产品轮流进出生产。

表面贴装

表面贴装是指将电子设备安装到镜头的电路板上。适马自己制造电路板，底板被送入机器的一端，在机器的一端涂上焊膏并加热，使焊膏均匀分布。然后将组件从看起来像胶带的卷筒送入机器并压印到电路板上。

每块板经过 3D 测试确认所有部件都在正确的位置，然后进行 X 射线检查。厂房电路板中大约有20台机器。

这张照片中的电路板是双面电路板。一面已经打印好，现在准备在另一面进行表面贴装。

喷漆及表面处理

镜筒被铣削并涂上必要的表面涂层后，就该进行油漆工作了。每个部件都安装在金属夹具上，随着油漆喷涂，金属夹具会旋转，确保油漆涂层均匀。然后将这些涂漆部件放入烘箱中烘干。

有些材料，例如铝制材料，可能会采用黑色阳极氧化涂层。

印刷

镜头上的大部分参考标记，如刻度窗和光圈，以及镜头遮光罩等配件上的标签，都是印刷或涂漆的。在这张照片中，一名技术人员将“Sigma”标志印刷到镜筒上。

电镀

电镀用于在金属部件上镀铬，使其更耐用。一些较小的金属零件也在这里电镀。

总装和质量保证

一旦所有镜头元件和所有零件都经过制造、表面处理和涂漆，它们就会在总装线上汇合。在这种无尘室环境中，每条生产线都是根据特定日期生产的型号来设置的。

每个镜头的校准都是使用适马内部设计和制造的 MTF 机器进行的，以调整并确认它们符合 MTF 规格。虽然总装时间因产品而异，一般来说，组装一个镜头可能只需要 30 分钟，但对于复杂的产品来说肯定会需要更长的时间。

组装后，镜片被送到质量保证部门，由质量保证部门使用 MTF 测量机进行检查。此外，还会检查它们是否有污垢、表面划痕和其他异常情况，并确认变焦机构、光圈和电子触点均能正常工作。某些产品也可能在此阶段进行分辨率测试。

包装和运输

产品到达包装和运输区域时没有序列号。在产品获得序列号之前，它就像一个没有身份的人。一旦分配了序列号，就会知道镜头将被运送到哪里。

成品和配件匹配在一起装在零售包装中，然后根据最终目的地装入大型纸板运输箱。

成品入库

产品出厂前的最后一步是放入成品存储区。这个房间里有 60 多种镜头型号。产品不会在这里放太久，适马的工厂正在满负荷生产。

卡车会在晚上抵达，将箱子运到东京的成田机场，在那里它们将被发送到世界各地的分销商或子公司。

客户支持和服务

除了制造之外，会津工厂还是适马客户支持服务的中心。这里收到的大部分来自日本的维修物品（大多数国家/地区都有自己的服务中心）。来自其他地区的产品如果需要专门维修，也会寄到这里。

产品一经登记，就会交给一位王牌维修技术人员，他们将按照适马的原始规格进行维修，并在专门的放映室进行测试。

放映室

放映室位于客户支持和服务区旁边，用于测试维修前后的产品。

适马的标准做法是在分辨率图表和 MTF 机器上测试镜头，以确保它们在将镜头返还给客户之前符合产品规格。

此外，技术人员甚至会到外面去拍摄维修前后真实的照片，根据维修的性质检查镜头，例如检查是否有眩光。

适马博物馆

没有参观适马博物馆就不算完整的适马之旅，在那里可以看到过去和现在的相机和镜头。有很多东西值得一看，包括现代镜头、经典镜头、SA 卡口镜头，甚至相机，如适马的 SD10 DSLR 或紧凑型 Merrill 型号。