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深度解析光学镜头

时间:06-10 来源:互联网 点击:
    镜头是什么?
  我们这里说的镜头是物理和光学意义上的镜头,是照相机感光元件之前,由透镜组成的光学装置,也就是单反和微单上你能用手拧下来的那个玩意儿。不同的镜头由于光学设计的不同,内部构造也千差万别,而其成像素质的优劣,则取决于光学设计的水平和镜片材质的好坏。
  镜头的外部和内部构造
  镜头的外部构造:
  一只镜头的可见部分,我们叫它外部构造,一般通常都具备的,包括变焦环、对焦环、对焦模式切换等等。当然在镜头的外壳上,肯定会详细的标注出镜头的焦距、光圈、口径等参数,这些也是您了解一只镜头的最直接途径。


图1 镜头的外部构造


  1、对焦环:在MF手动对焦时转动可调整是否合焦
  2、变焦环:转动可调整镜头的焦距,也就是“俗称”的拉近和缩小
  3、对焦指示窗:显示对焦数据
  4、对焦模式切换:切换手动和自动对焦(还可能有防抖开关等)
  5、镜头螺纹和遮光罩卡口:位于镜头前组,螺纹可拧滤镜,卡口可固定遮光罩
  6、卡口和触点:卡口用于和机身连接,触点负责拍摄数据的传输
  镜头的内部构造:
  镜头的内部构造十分复杂,也是最能反映一只镜头好坏的部分,直接关系到成像素质。这部分我们不可见,一般由结构复杂的多组多枚透镜组成,不同的透镜加工方法、材质均不同。镜头的好坏与透镜数量的多少并非简单的正比关系,这点需要注意。


图2 镜头的内部构造



图3 镜头内部会有很多特殊镜片,比如非球面镜、


超低色散镜片等,直接影响镜头成像,反映在MTF曲线上


  除了透镜之外,镜头内部还有用来调整进光量的光圈叶片,它进行类似瞳孔的放大和收缩动作,控制受光量,对快门速度、景深等造成影响。一些具备防抖功能的镜头,在内部构造上还会有电机驱动的防抖组件,此外如果镜头采用镜身马达,也会有移动的镜片来控制自动对焦。
  镜头的焦段
  区别不同镜头的两个最明显指标就是焦段和光圈。先说焦段,相机的镜头是一组透镜,当平行于主光轴的光线穿过透镜时,会会聚到一点上,这个点叫做焦点,焦点到透镜中心(即光心)的距离,就称为焦距。焦距固定的镜头,即定焦镜头;焦距可以调节变化的镜头,就是变焦镜头。


图4 镜头的焦段



图5 焦距和视角的关系



图6 鱼眼能达到180°视角,而800mm长焦则只有3°5"的视角


  镜头的焦距现在基本都用mm作为单位,数值越大,焦距越长视角越窄,也就是看的越远;数值越小,焦距越短视角越广,也就是画面里容纳的景物范围更大。可以改变焦段的镜头叫做变焦镜头,不可改变的则是定焦镜头。
  镜头的光圈
  除了焦段之外,光圈是区分镜头差别的另外一项主要参数,决定镜头的通光量。光圈的大小直接影响快门速度和景深,因此在拍摄夜景、以及人像时,在焦距相等的情况下,我们偏爱使用大光圈的镜头。


图7 光圈可比喻为瞳孔,通过缩放改变通光量



图8 镜头的光圈


  一只镜头有最大光圈和最小光圈,我们一般关注的都是最大光圈,最小光圈则显得不是那么重要。数值越小,光圈越大,f/2.8光圈小于f/1.8光圈。通常来说,同品牌的镜头,在焦距相等的情况下,光圈越大,镜头档次越高,价格也越贵。
  对于变焦镜头,还有一个概念叫是否固定光圈,实际意思就从广角端到长焦端,其最大光圈的数值是否是固定不变的。注意:固定光圈镜头绝不是指镜头的光圈不能改变。固定光圈镜头的价格一般来说比较高,非固定光圈镜头在制造难度上较小,成本也更低。
  在拍摄时,长焦端比广角端需要更高的快门速度,因此通常来说,拍摄者使用非固定光圈镜头在长焦端拍摄时受限更大。而固定光圈镜头,在长焦端也可以保持与广角端相同的最大光圈,因此适用范围更广,在同等长焦端下可拥有更高的快门速度和更浅的景深。通常来说,如果两只变焦镜头焦段相同,固定光圈镜头价格高于非固定光圈镜头。
  对焦驱动模式和光学防抖
  对焦驱动的不同:
  镜头自动对焦时驱动镜片移动的动力源是对焦马达,镜头也有内置马达和不内置马达的区别。非内置马达的镜头,通常在卡口处有一个杆状结构可以与机身连接,利用机身马达的动力驱动镜头对焦。而内置马达的镜头则可以直接通过触点传来的信号,利用自带的马达调整镜片完成对焦。


图9 镜头内通过一组镜片的移动控制对焦



图10 超声波马达在高端镜头上应用较多



图11 佳能的微型超声波马达应用在中低端镜头上



图12 而环形超声波马达则应用在高端镜头上


  而镜头内置马达,现在普遍会使用超声波马达,这是一种利用超声波区域振动源的频率来进行转动的马达,可以实现更安静、快速的自动对焦。在驱动时,它不需要任何机械性的零件接触(比如齿轮),启动的速度也比一般的对焦马达更快。一般来说,在价格可以接受的情况下,尽量选择超声波马达镜头。
  

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