日期：2016-06-27 来源：承德市写作协会 浏览量： 次
第3讲 认识镜头
光线沿直线传播，这是相机成像的基础。
三、镜头的光学参数
1.镜头的焦距
镜头焦距是指镜头中心至焦平面的距离。
理论上对焦距的计算是指无限远的景物在焦平面结成清晰影像时，透镜（或透镜组）的第二节点至焦平面的垂直距离。由于第二节点的位置与镜头中心十分接近，通常位于镜头中心略偏后一点点。镜头光学中心也有可能位于镜头体外。以这种原理设计的镜头又称为“后焦点镜头”。“后焦点镜头”是现代镜头发展中的一个关键。这也就是为什么同一焦距的镜头可以有不同长短的原因所在。
对于变焦镜头来说，由于采用的技术工艺不同，不能简单地理解其焦距的含义也是从镜头中心至胶片平面的距离。但是，变焦镜头焦距长短对成像效果的影响规律，与定焦镜头是相同的。
焦距示意图
镜头焦距的变化所带来的成像效果变化可归纳为以下两条规律：①焦距与视角成反比。焦距长，则视角小；焦距短，则视角大。视角小意味着能远距离摄取较大的影像；视角大则能近距离摄取范围较广的景物。②焦距与景深成反比。焦距长，则景深小；焦距短，则景深大。景深是指画面中景物在视觉上形成的清晰程度，即在对焦后，景物从最近清晰点到最远清晰点的范围。景深大小涉及纵深景物的虚实程度，它是摄影中重要的理论与实践问题，是作为一个摄影师必须要掌握的。
镜头的焦距以毫米为单位。镜头以焦距长度与涵盖角度及与胶片（或图像感应器）的对角线长度来命名，当镜头的焦距近似或等于胶片对角线长度时，称为标准镜头；若长于胶片对角线时，称为中焦镜头或长焦镜头；若短于胶片对角线时，则称为广角镜头。
焦距和口径是镜头的重要性能指标，绝大多数镜头的镜圈上都刻有该镜头的焦距和口径标记。
2．镜头的视角
镜头的主要功能是清晰成像，它在胶片上清晰成像的范围称为视场，因为视场是圆形的，所以视场也称为像圈。从视场的边缘到镜头后节点所构成的夹角，便是视场角，也叫视角。
镜头焦距与视角示意图
在镜头设计中，镜头的视角主要关系到覆盖胶片的片幅，所以将镜头像圈直径一般设计成略大于或等于胶片的对角线长度。
一般情况下，同一底片尺寸的镜头，焦距长的镜头视角小，焦距短的镜头视角大。而对于使用不同尺寸底片的镜头，当焦距数值相同时，大底片相机的镜头视角大，小底片相机的镜头视角小。
当镜头的焦距近似或等于胶片画幅对角线长度时，它的视角约为46°，与人的单眼裸视角度相等，所摄画面的视觉效果与人眼观物的效果相同。因此，焦距近似或等于所用胶片画幅对角线长度的镜头定为这种相机的标准镜头。
当镜头的焦距短于标准镜头时，视角便大于46°，随着焦距的变短，视角便逐渐变大，前后景物的透视变化也会逐渐加大，我们依次称之为广角、超广角镜头；当焦距长于标准镜头时，视角便小于46°，随着焦距的变长，视角便逐渐变小，前后景物的透视变化也会逐渐变小，我们就依次称之为中焦、长焦、超长焦镜头。
对35毫米相机而言，各类焦距镜头的称谓如下：7毫米、8毫米为圆形鱼眼；15毫米、16毫米为矩形鱼眼；14毫米、17毫米、20毫米、24毫米为超广角镜头；28毫米为广角镜；35毫米为准广角镜头；40-58毫米为标准镜头；90-135毫米为中焦镜头；180-300毫米为长焦镜头；400毫米、500毫米、600毫米为远摄镜头；800毫米、1000毫米以上称为超远摄镜头。
3．镜头的口径（光圈）
镜头的口径又称为有效口径。有效孔径是表示镜头的最大进光孔的大小，也就是镜头的最大光圈。
“口径”通常用最大光孔直径与焦距的比值表示。如一只50mm焦距的镜头，当它的最大进光孔的直径是25mm时，25∶50=1∶2，用“1∶2”表示该镜头的口径；当它的最大进光孔直径为35mm时， 35∶50=1∶1.4，用“1∶1，4”表示该镜头的口径。为简便起见，通常把前者的口径简称为“F2”，后者的口径简称为“Fl.4”。显而易见，数字越小，表示口径越大。不同焦距的镜头，尽管它们进光的直径不一样，但只要光圈相同，它们的进光量就相同。
光圈有恒定和不恒定两种。一般定焦镜头和专业大口径变焦镜头的光圈是恒定的。有些变焦镜头的光圈是随着焦距的变更而改变。如某只75-300毫米的镜头，有效光圈为1∶3.5-5.6，说明这只镜头处在75毫米焦距段时，其最大光圈是f/3.5，而到300毫米焦距段时，其最大光圈只有f/5.6了。
f值的完整序列是：f/1，f/1.4，f/2，f/2.8，f/4，f/5.6，f/8，f/11，f/16，f/22，f/32，f/44，f/64。
从使用的角度来说，镜头的口径越大，使用价值越大。大口径镜头的主要优点可归纳为以下三个方面：①便于在暗弱光线下手持相机用现场光拍摄。②便于摄取小景深、虚实结合的效果。③便于使用较高的快门速度。
大口径镜头的制造工艺复杂，因而价格也较昂贵。
在国外的摄影书刊上常见“镜头速度”的术语，其实指的就是镜头口径。因为在同一光线下用最大光圈拍摄时，口径大的所需要的曝光时间短，即“快”，故称“快速镜头”，口径小的镜头所需要的曝光时间长，即“慢”，故称“慢速镜头”。一般把1∶2.8以上的镜头称为快速镜头。
4.镜头的像差
镜头的像差是指通过镜头记录下的影像存在失真现象。任何一只镜头都或多或少地存在着像差，这些像差对成像质量产生不良的影响。镜头的像差一般有球差、色差、彗差、像散、场曲和畸变等六种。
①球差。球差是指一束平行光透过透镜后，因球面透镜的中心部分与边缘部分对光线的折射率不一样，而使光线不会聚于同一焦点。消除球差最有效的办法是采用非球面透镜，但制作非球面透镜的难度大，成本高，只有在一些大口径的镜头中才采用。大多数的镜头通常采用多片透镜组合，利用各透镜的不同折射特性来减少球差。在实际拍摄中，可以用适当缩小光圈来减小球差。球差现象会随光圈的缩小大为减小。
玛米亚K/L127mm镜头效果。
②色差。色差分“轴向色差”和“垂轴色差”。当一束平行于光轴的白色光透过透镜时，因透镜对白光中所含的各种色光的折射率不同，而使各色光会聚于轴向不同位置上，白色光中，紫色光的频率最高，透镜对它的折射率最大，因而会聚在离透镜较近的位置；红色光的频率最低，透镜对它的折射率最小，因而会聚在离透镜较远的位置。镜头的这种不能将不同颜色的光会聚于同一焦点上的现象称为“轴向色差”。镜头的“垂轴色差”也称“倍率色差”，它指一束不平行于光轴的光透过透镜后，因透镜对各种色光的放大倍率不同而产生影像的大小不同。透镜对红色光的放大倍率较大，因而红色光所成的影像较大；透镜对紫色光的放大倍率较小，因而紫色光所成的影像较小。对于垂轴色差，成像光线越是歪斜，色差现象越是明显。现代镜头消除色差的方法主要有两个。一是选用低色散的光学玻璃作材料来制作镜头；二是选用不同色散的镜片组合，利用镜片的正、负色散达到相互抵消的目的。拍摄时缩小光圈不能有效地消除镜头色差。
③彗差。当光轴外一个物点被透镜成像时，在理想的焦平面上得不到清晰的影像，影像却发散成一个光斑，光斑通常拖带类似彗星状的尾巴，这种像差，就称为彗差。彗差使镜头不能形成一个斜向像点，产生彗差的主要部位是透镜边缘部分。镜头设计时采用多镜片组合校正和使用时适当缩小光圈都能有效地少彗差。
④像散。像散指光轴外一物点被透镜斜向成像时，像点只能会聚于两条互相垂直但空间位置不同的直线中任意一条，也就是说，光轴外物体不能通过透镜在焦平面上清晰成像，焦平面上的成像要么水平方向清晰，要么竖直方向清晰，而不能水平与竖直方向同时清晰。拍摄时缩小光圈可在一定程度上降低像散。
适马17-35mm镜头，17mm端效果。
⑤场曲。场曲指垂直于光轴的平面物通过透镜形成清晰的影像不在焦平面上，而是在以光轴为对称的曲面上。对于一个带有场曲的镜头，是无法将整个焦平面影像聚焦清楚，影像只能要么中央部分聚焦清楚，要么四周部分聚焦清楚。拍摄时缩小光圈可减少场曲对成像的影响。
⑥畸变。光轴外物平面上的直线通过透镜后，因透镜不能保持在像平面上有相同的放大率而成像为曲线，这种像差称畸变。若成像后的曲线凸度向外，称桶形畸变；若成像后的曲线凹度向内，则称枕形畸变。在视平面上，边缘部分的畸变比中央部分明显。畸变只使影像发生变形而不影响影像的清晰度，这是畸变与其他像差最根本的区别。采用对称式镜头设计是消除畸变的有效方法。
尼康24-70mm镜头，70mm端效果。
5.镜头的镀膜
现代相机镜头大部分都经过镀膜处理，镜头表面呈蓝紫色、微红色、暗绿色等现象，就是镜头中透镜镀膜的结果。镜头镀膜的作用主要是提高透光能力，提高影像质量。
镜头的镀膜有“单层镀膜”和“多层镀膜”两种，以多层镀膜为好。有些相机镜头圈上刻有“MC”就是表示“多层加膜”。
镜头的透镜能透过光线，但也会反射光线以及吸收光线。采用镜头加膜的措施可以减少光线的损失。例如，一只7片6组的标准镜头，不加膜的透光率为59%，单层加膜为8l%，多层加膜则使透光率上升到97%。
对不加膜的镜头来说，数片透镜之间会引起光的漫反射，这种漫反射的光线有可能再到达胶片，从而造成影像上有光斑和幻影，导致影像反差下降，灰雾上升。镜头镀膜、尤其是多层加膜后，便能克服这种弊病，使影像反差和阴暗部清晰度不受影响。在彩色摄影中，由于减少了各种色光的反射，因而还能提高色彩还原能力，提高影像清晰度。
四、镜头的类型
1.定焦和变焦头
（1）定焦头
定焦头即镜头焦距是固定不变的。其优点是成像质量高，一般最大光圈都做得比较大，取景时很亮。缺点是需配很多镜头才能满足拍摄需要。
（2）变焦头
可以连续改变焦距的镜头称为变焦头。优点是一只镜头可以获得多只镜头的拍摄效果，携带与拍摄操作都很方便。拍照时，如果在按下快门的同时迅速改变焦距，还可以获得爆炸效果的画面。缺点是成像质量降低。
2.手动和自动对焦镜头
目前的相机镜头，按使用性能可分成三类：手动式、自动程序式、自动调焦式，分别冠以MF、AP、AF之名。
手动头，镜头有光圈调节环、调焦环，性能参数需手动调节，适用于手控曝光和光圈优先自动曝光的相机。
自动程序式头，镜头只有调焦环，无光圈环，光圈大小由相机自动调节，只能配程序式AE相机。佳能EF镜头也没有光圈调节环，不过其光圈档位可以通过主控盘来调节，并在液晶屏和取景屏上加以显示。
自动调焦头，适用于自动调焦相机，有的也可用于同厂生产的手动调焦相机，如尼康AF镜头。佳能的AF镜头称为EF镜头。AF镜头对焦时，尼康、美能达相机靠机身马达带动传动杆驱动，佳能相机由镜头马达直接驱动。机身马达动力弱，驱动慢，遇到大头时，对焦速度慢。镜头驱动马达有微型马达和超声马达之分，超声马达静音、强劲，对焦速度快。在佳能EF镜头中，超声马达也称为U型马达，镜头上带有“USM”字样。尼康的新型镜头中，也有带超声马达的镜头，镜头上带有“S”标记，称为“S”型头。
数码镜头（APS-C画幅镜头）安装在全画幅相机头上的效果。
3.数码镜头
数码镜头也叫APS画幅镜头、非全画幅镜头、D（DX、DI或DG、DA）镜头，是专门为非全画幅数码单反相机设计的镜头。因为感光元件面积小，如果在全画幅相机身上使用会出现周围一圈黑边。全画幅镜头可以用在非全副机身上，但应乘以焦距系数（佳能1.6尼康1.5），得出的才是实际焦距。
冀公网安备 13080202000445号