深度解析光學鏡頭
發布時間：2012-6-10 18:37
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鏡頭是什么？ 我們這里說的鏡頭是物理和光學意義上的鏡頭，是照相機感光元件之前，由透鏡組成的光學裝置，也就是單反和微單上你能用手擰下來的那個玩意兒。不同的鏡頭由于光學設計的不同，內部構造也千差萬別，而其成像素質的優劣，則取決于光學設計的水平和鏡片材質的好壞。 鏡頭的外部和內部構造 鏡頭的外部構造： 一只鏡頭的可見部分，我們叫它外部構造，一般通常都具備的，包括變焦環、對焦環、對焦模式切換等等。當然在鏡頭的外殼上，肯定會詳細的標注出鏡頭的焦距、光圈、口徑等參數，這些也是您了解一只鏡頭的最直接途徑。 
圖1 鏡頭的外部構造 1、對焦環：在MF手動對焦時轉動可調整是否合焦 2、變焦環：轉動可調整鏡頭的焦距，也就是“俗稱”的拉近和縮小 3、對焦指示窗：顯示對焦數據 4、對焦模式切換：切換手動和自動對焦（還可能有防抖開關等） 5、鏡頭螺紋和遮光罩卡口：位于鏡頭前組，螺紋可擰濾鏡，卡口可固定遮光罩 6、卡口和觸點：卡口用于和機身連接，觸點負責拍攝數據的傳輸 鏡頭的內部構造： 鏡頭的內部構造十分復雜，也是最能反映一只鏡頭好壞的部分，直接關系到成像素質。這部分我們不可見，一般由結構復雜的多組多枚透鏡組成，不同的透鏡加工方法、材質均不同。鏡頭的好壞與透鏡數量的多少并非簡單的正比關系，這點需要注意。
圖2 鏡頭的內部構造
圖3 鏡頭內部會有很多特殊鏡片，比如非球面鏡、 超低色散鏡片等，直接影響鏡頭成像，反映在MTF曲線上 除了透鏡之外，鏡頭內部還有用來調整進光量的光圈葉片，它進行類似瞳孔的放大和收縮動作，控制受光量，對快門速度、景深等造成影響。一些具備防抖功能的鏡頭，在內部構造上還會有電機驅動的防抖組件，此外如果鏡頭采用鏡身馬達，也會有移動的鏡片來控制自動對焦。 鏡頭的焦段 區別不同鏡頭的兩個最明顯指標就是焦段和光圈。先說焦段，相機的鏡頭是一組透鏡，當平行于主光軸的光線穿過透鏡時，會會聚到一點上，這個點叫做焦點，焦點到透鏡中心（即光心）的距離，就稱為焦距。焦距固定的鏡頭，即定焦鏡頭；焦距可以調節變化的鏡頭，就是變焦鏡頭。
圖4 鏡頭的焦段
圖5 焦距和視角的關系
圖6 魚眼能達到180°視角，而800mm長焦則只有3°5"的視角 鏡頭的焦距現在基本都用mm作為單位，數值越大，焦距越長視角越窄，也就是看的越遠；數值越小，焦距越短視角越廣，也就是畫面里容納的景物范圍更大�？梢愿淖兘苟蔚溺R頭叫做變焦鏡頭，不可改變的則是定焦鏡頭。 鏡頭的光圈 除了焦段之外，光圈是區分鏡頭差別的另外一項主要參數，決定鏡頭的通光量。光圈的大小直接影響快門速度和景深，因此在拍攝夜景、以及人像時，在焦距相等的情況下，我們偏愛使用大光圈的鏡頭。
圖7 光圈可比喻為瞳孔，通過縮放改變通光量
圖8 鏡頭的光圈 一只鏡頭有最大光圈和最小光圈，我們一般關注的都是最大光圈，最小光圈則顯得不是那么重要。數值越小，光圈越大，f/2.8光圈小于f/1.8光圈。通常來說，同品牌的鏡頭，在焦距相等的情況下，光圈越大，鏡頭檔次越高，價格也越貴。 對于變焦鏡頭，還有一個概念叫是否固定光圈，實際意思就從廣角端到長焦端，其最大光圈的數值是否是固定不變的。注意：固定光圈鏡頭絕不是指鏡頭的光圈不能改變。固定光圈鏡頭的價格一般來說比較高，非固定光圈鏡頭在制造難度上較小，成本也更低。 在拍攝時，長焦端比廣角端需要更高的快門速度，因此通常來說，拍攝者使用非固定光圈鏡頭在長焦端拍攝時受限更大。而固定光圈鏡頭，在長焦端也可以保持與廣角端相同的最大光圈，因此適用范圍更廣，在同等長焦端下可擁有更高的快門速度和更淺的景深。通常來說，如果兩只變焦鏡頭焦段相同，固定光圈鏡頭價格高于非固定光圈鏡頭。 對焦驅動模式和光學防抖 對焦驅動的不同： 鏡頭自動對焦時驅動鏡片移動的動力源是對焦馬達，鏡頭也有內置馬達和不內置馬達的區別。非內置馬達的鏡頭，通常在卡口處有一個桿狀結構可以與機身連接，利用機身馬達的動力驅動鏡頭對焦。而內置馬達的鏡頭則可以直接通過觸點傳來的信號，利用自帶的馬達調整鏡片完成對焦。
圖9 鏡頭內通過一組鏡片的移動控制對焦
圖10 超聲波馬達在高端鏡頭上應用較多
圖11 佳能的微型超聲波馬達應用在中低端鏡頭上
圖12 而環形超聲波馬達則應用在高端鏡頭上 而鏡頭內置馬達，現在普遍會使用超聲波馬達，這是一種利用超聲波區域振動源的頻率來進行轉動的馬達，可以實現更安靜、快速的自動對焦。在驅動時，它不需要任何機械性的零件接觸（比如齒輪），啟動的速度也比一般的對焦馬達更快。一般來說，在價格可以接受的情況下，盡量選擇超聲波馬達鏡頭。 光學防抖： 光學防抖實現有兩種方式，分別為鏡頭防抖和機身防抖，這里我們說的是鏡頭防抖。防抖是通過鏡頭內置光學影像穩定系統來實現的，通過影像穩定器修正光學部件的運動來抵消震動對成像的影響，它能感應到手的震動并把其轉化為電信號，這個信號在經過鏡頭內置的電腦處理后，會控制一組光學部件做出與之平行的反移動，來修正震動引起的光線偏移。
圖13 光學防抖可糾正震動引起的光線偏移 |
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