想更多了解相机镜头的知识！

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发布于2023-04-24

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想更多了解相机镜头的知识！

单反相机镜头知识
镜头的名称中都会标明镜头的焦距和口径，并刻在该镜头的镜圈上，可见焦距和口径是镜头的重要性能指标。而光圈在控制曝光量时具有重要的作用。因此，有必要先来了解一下镜头的焦距、口径和光圈。
一、焦距
镜头的焦距（Focal Length），从实用的角度可以理解为：镜头中心至胶片平面的距离。理论上的定义为：无限远的景物通过透镜或透镜组在焦平面结成清晰影像时，透镜或透镜组的光学中心至焦平面的垂直距离。对于定焦镜头来说，其光学中心的位置是固定不变的；对于变焦镜头来说，镜头的光学中心的变化带来镜头焦距的变化。
现代135相机镜头的焦距变化幅度从6mm至2023mm，常用焦距段为15mm至600mm。对画幅相同的相机来说，面对同样的被摄体，镜头焦距变化所带来的成像效果变化可以归纳为以下两条规律：
1、镜头焦距与视角成反比。焦距长，视角小，意味着能远距离摄取较大的景物；焦距短，视角大，意味着能近距离摄取范围较广的景物。
2、镜头焦距与景深成反比。焦距长，景深小，意味着前后景物的清晰范围小；焦距短，景深大，意味着前后景物的清晰范围大。景深表示纵深景物的影像清晰度，是摄影中的重要理论和实践问题，我们将在第几章详细介绍。
二、口径
镜头的口径又称为绝对口径、有效孔径，表示镜头的最大进光孔，也就是镜头的最大光圈。口径的大小用口径系数F表示，F=镜头焦距/最大光孔直径，也可以用F系数的倒数表示，如F2.8或1∶2.8。F越小，表示口径越大。对于变焦镜头，我们会看到F3.5-5.6这样的表示方法，这两个数值分别是镜头广角端和长焦端的最大光圈。
镜头的口径越大，实用价值越大。大口径镜头的优点主要有：便于在暗弱光线下手持相机利用现场光拍摄；便于摄取小景深效果，使画面虚实结合；便于使用较高的快门速度凝固动体。但大口径镜头的制造工艺复杂，因而口径越大，镜头也越大，价格也越高。通常口径大一至半档，价格翻一至数倍。如佳能EF 50mm F1.8约700元，EF 50mm F1.4 USM约3000元，EF 50mm F1.2 LUSM就要上万元了。
三、光圈
光圈（Aperture）又称为相对口径，是镜头中由若干金属薄片组成、可调节大小的进光孔。
1、光圈系数
光圈的大小用光圈系数f表示，f=镜头焦距/光孔直径。因此，对同一焦距的镜头来说，f系数越小，表示光孔越大；f系数越大，表示光孔越小。
通常镜头上f 系数的表示方法有一档的变化，如f1、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32、45、64等；有二分之一档的变化，如f2、 2.4、2.8、3.5、4、4.8、5.6、6.7、8、9.5、11、13、16等；还有三分之一档的变化，如f4、4.5、5、5.6、6.3、 7.1、8、9、10、11、13、14、16等。具体到某只镜头，其f系数通常只具备其中连续的5至8档。
对不同的光圈系数f，我们可以用“2n”计算其进光照度的倍率关系，n为两档光圈之间相差的档数。如f4和f11相差3档，2n=23=8，即表示f4的进光照度是f11的8倍。当n为1时，2n=21=2，即对相邻两档光圈来说，大光圈的进光照度是小光圈的2倍。
2、光圈的调节
镜头的光圈可以分为连续光圈和不连续光圈。连续光圈能实现无极调节，可以调节在两档光圈之间的任何位置上。不连续光圈按光圈的一档、二分之一档或三分之一档来调节，调节时有明显的定位手感。有的品牌的自动对焦镜头没有光圈调节环，靠相机的光圈调节机构进行调节，如佳能的EF系列镜头和尼康的AF G系列镜头。
调节光圈时，光圈始终处于最大孔径状态。只有当按下快门按钮释放快门的瞬间，光圈才自动收缩到调定的f系数，曝光完毕光圈又恢复到最大孔径。
3、光圈的作用
光圈的作用主要表现在以下三个方面：
(1)调节进光照度。这是光圈的基本作用。光圈调大，进光照度增大；光圈调小，进光照度减小。它与快门速度配合解决曝光量问题。
(2)调节控制景深。这是光圈的重要作用。光圈大，景深小；光圈小，景深大。
(3) 影响成像质量。这是光圈容易被忽视的作用。任何镜头，都有某一档光圈的成像质量是最好的，即受各种像差的影响最小。这档光圈俗称最佳光圈。使用专门仪器可以测出最佳光圈的准确位置。一般来说，最佳光圈位于该镜头最大光圈缩小约2至3档处。大于、小于最佳光圈，镜头的球差、纵向色差、慧差、场曲和像散等像差就会增大，所以在拍摄时要尽量使用最佳光圈，以提高成像质量。光圈孔径的形状也会影响成像质量，其多边形越接近圆形，成像质量越好一、总称
狗头、黑孬：低端普及型镜头，包括低档单反相机的套头。
镜头的划分可以分为很多类。比如可以按焦段划分，按照定焦和变焦划分，按照最近对焦距离划分，也可以按照品牌和卡口划分，或者是按照等级划分。听起来比较复杂，但解释起来其实并不困难。
先来说镜头的焦距。我们在了解或者选择购买一支镜头的时候，首先考虑的因素就应该是镜头的焦距，这个参数直接影响到我们拍摄的视角，也直接影响到我们拍摄的题材。镜头的焦距一般用毫米来表示，例如35mm、85mm、105mm等等。焦距越短（数字越小），视角就越宽；而焦距越长（数字越大），视角就越窄。除了视角的宽窄，焦距的变化还跟我们另一个直观的感受：焦距越短，被摄物体离我们显得越远；焦距越长，被摄物体离我们显得越近。所以大家该明白了，消费类数码相机上的变焦功能之所以能给我们带来“拉近拉远”的感觉，实际上就是通过改变镜头的焦距来实现的。
对于135规格的数码单反而言，我们通常把焦距在24mm以下的镜头称为超广角镜头，24mm～35mm的镜头称为广角镜头，50mm～85mm的镜头称为标准镜头，85mm～135mm的镜头称为中长焦镜头，200mm以上的镜头我们称为长焦镜头，如果焦距达到了400mm以上，那就是超长焦镜头了。
各个焦段的镜头究竟该如何使用呢？广角镜头的视角宽，所以适合拍摄风景，尤其是超广角镜头，视野宽广，拍摄出来的风景特别有气势。标准镜头的视角跟人眼的视角接近，因而得名。标准镜头的应用十分广泛，风景、人像都可以胜任，但也相当难以驾驭。普通人用标准镜头拍摄出的照片可能千篇一律，但是有经验的摄影师完全可以利用标准镜头跟人眼视角类似的这种特点，拍摄出很多具有现场感的照片。85mm～135mm的中长焦镜头一般用来拍摄半身人像，利用这种镜头很容易拍摄出背景虚化的照片，看上去比较有艺术感。200mm以上的长焦镜头通常就用来拍摄昆虫、生态、舞台和体育等。因为焦距长，可以把很远的物体拉近到我们的眼前，所以不必离被摄物体很近就能拍出来清晰的画面。在拍摄昆虫、生态、舞台和体育的时候，我们显然很需要这样的能力。
当然，各个焦距段镜头的使用场合不是一成不变的。有时候，我们也可以用广角镜头去拍摄一些人像作品，达到一种夸张的效果。也可以用长焦镜头去拍摄一些风光作品。这就需要我们在不断的实践中去获得经验了。我们已经知道了，不同的焦距对应不同的拍摄场合和题材。但是，如果对于不同的拍摄题材，我们就要更换不同焦距的镜头，这也是一件麻烦的事情。有没有一种镜头，可以兼顾多种场合的拍摄呢？
当然有！变焦镜头就可以满足我们的这种要求。变焦镜头的焦距可以改变，所以，拍摄的自由度自然扩展了。比如，一支24～70mm的变焦镜头，除了可以拍摄风景，也适合拍摄人像。而焦距固定的定焦镜头则做不到这一点。
那么，我们怎么去衡量一支变焦镜头的使用场合呢？和定焦镜头一样，我们也是通过焦距去考察的。只不过对于变焦镜头，就有两个焦距了。一个是广角端（Wide）的焦距，一个则是长焦端（Tele）的焦距。一支变焦镜头的焦距，就可以在这两个数值内连续变化。
值得注意的是，对于数码单反的镜头来说，我们通常不提“几倍变焦”这个概念。举个很简单的例子，相信大家就明白了。一支焦段为24～70mm的变焦镜头和一支焦段为70～200mm的变焦镜头，都可以称为是3倍光学变焦（几倍变焦的计算方法是：长焦端的焦距除以广角端的焦距，得到的数字就是几倍变焦。70/24和200/70都略等于3，所以我们都可以将其视为3倍光学变焦）。但是很显然，两者的应用范围完全不同。24～70mm的镜头适合拍摄风景和人像，而70～200mm的镜头则更适合拍摄生态、体育、舞台等题材的作品。所以，对于数码单反的镜头而言，谈几倍变焦意义不大，我们更看重的是它的焦段是多少。
不过，另一方面，必须要承认的是，镜头的变焦倍数越大，那么这支镜头的应用范围也就越广。比如，一支18～200mm的镜头，焦距涵盖了从广角到长焦，所以几乎什么样的拍摄题材都适合，带上这么一支镜头，就可以“一镜走天下”了，使用十分方便。
那么是不是变焦倍数越大越好呢？当然不是。所谓鱼和熊掌不可兼得，变焦镜头虽然使用方便，但是在光学素质上，仍然比不上定焦镜头。而且，定焦镜头在某些技术指标上要远远超过变焦镜头。例如，对于变焦镜头而言，光圈做到F2.8就已经非常了不起了，但是对于定焦镜头，光圈可以做到F1.4甚至是F1.2。所以，对于对图像质量要求极端苛刻的应用，定焦镜头仍然是最佳的选择。另外，如果你对大光圈有特别大的兴趣，那么定焦镜头也是首选。同样，那些光学素质很好的变焦镜头，其变焦倍数一般都控制在3倍以内，过大的变焦倍数对于优秀的光学素质仍然是一个负面因素。
所以，选择定焦镜头或者是变焦镜头，要从自己的要求出发去选择。不过，一般来说，变焦镜头已经足够满足普通消费者的需要了。照相机镜头的焦距是镜头的一个非常重要的指标。镜头焦距的长短决定了被摄物在成像介质（胶片或CCD等）上成像的大小，也就是相当于物和象的比例尺。当对同一距离远的同一个被摄目标拍摄时，镜头焦距长的所成的象大，镜头焦距短的所成的象小。根据用途的不同，照相机镜头的焦距相差非常大，有短到几毫米，十几毫米的，也有长达几米的。较常见的有 8mm，15mm，24mm，28mm，35mm，50mm，85mm，105mm，135mm，200mm，400mm，600mm，1200mm等，还有长达2500mm超长焦望远镜头。
镜头根据其焦距的长短，也即拍摄时的视角，可分为标准镜头，广角镜头和长焦距镜头等。
标准镜头的视角约50度左右，这是人单眼在头和眼不转动的情况下所能看到的视角，从标准镜头中观察的感觉与我们平时所见的景物基本相同。35mm相机的标准镜头的焦距多为40mm，50mm或55mm。120相机的标准镜头焦距一般为80mm或75mm，相机片幅越大则标准镜头的焦距越大。而数码相机由于其成像介质（CCD或CMOS）有大有小，标准镜头的焦距也不一致。为了方便直感，说起DC镜头时经常采用等效于35mm相机的所谓等效焦距，这个等效就是指视角上的等效。以下就只说35mm相机的镜头，其他片幅的相机以及数码相机可以类推。
广角镜头，顾名思义就是其摄影视角比较广，适用于拍摄距离近且范围大的景物，有时用来刻意夸大前景表现，强烈远近感以及透视。35mm相机的典型广角镜头为焦距28mm，视角为72度。常用的还有比28mm略长一些的35mm，38mm的所谓小广角（多见于傻瓜机）。比一般广角镜头视角更大的是超广角镜头（如焦距为24mm，视角84度）以及所谓的鱼眼镜头，其焦距为8mm，视角可达180度。
长焦距镜头适于拍摄远距离景物，景深较小，因此容易使背景模糊，主体突出。35mm相机长焦距镜头通常分为三级，135mm以下称中焦距，如85mm，视角28度，105mm，视角23度以及135mm，视角18度。中焦距镜头经常用来拍摄人像，有时也称为人像镜头。135－500称长焦距，如200mm，视角12度，400mm，视角6度。500mm以上的称为超长焦距，其视角小于5度，适用于拍摄远处的景物。如球场上的特写以及野生动物的拍摄，因无法靠近被摄物，超长焦距镜头就大有用武之地。镜头焦距的定义是什么呢？一般我们说：焦距就是透镜是中心到焦点的距离。但这仅仅是单片薄透镜的情况，由于照相机的镜头都是由许多片透镜组合而成的，因此，情况远不是那么简单。
镜头的焦距分为像方焦距和物方焦距。像方焦距是像方主面到象方焦点的距离，同样，物方焦距就是物方主面到物方焦点的距离。必须注意，由于照相机镜头设计，特别是变焦距镜头中广泛采用了望远镜结构，物方焦距与像方焦距是不一定相等的。我们平时说的照相机镜头的焦距是指像方焦距。
下图表示如何来确定主面和焦距：入射平行光线（或其延长线）与出射会聚光线（或其延长线）相交，就能确定折射主面，这个想象的平面与镜头光轴相交处就是主点。像方主点和无穷远光线形成的焦平面（焦点）之间的距离称为复合镜头的焦距（严格说是有效焦距）。用同样的原理也可以确定物方主面和物方焦距
主面的位置根据设计可能出现在镜头之外。这在许多场合下是很重要的。
例如8mm鱼眼镜头，像方主平面应位于焦平面正前方8mm处，但是8mm内无法容纳反光镜、曝光窗、及焦平面快门的厚度。因此8mm鱼眼镜头事实上采用了前面加负组光学系统的设计(也称倒置望远结构)，使镜头能够安装在像面定位距比8mm大得多的机身上去。
同样，如果是500mm的超长焦镜头，不采用望远镜结构的话，镜头就要长达500mm以上，使用是无疑是十分不便的。望远镜结构的设计可以使主面远在镜头之前，大大地减小了镜头的长度。
说到焦距，就不能不说一说变焦镜头。
变焦镜头由于固定透镜组和可变透镜组两部分组成。通过移动可变透镜组，改变成象光路，可以在一定的范围内改变镜头的焦距，从而也改变了拍摄的视角。
变焦镜头的倍率是指长焦端的最大焦距与广角端的最小焦距之比。
变焦镜头由于视角可变，给拍摄取景带来很大的方便，深受一般摄影爱好者的喜爱。但是由于变焦镜头结构复杂，相对运动的光学组件较多，而且光学设计时也无法保证各焦距段的成像质量、分辨率和畸变等参数的一致性。所以，变焦镜头的总体成像质量难以达到较高水准。特别是变焦倍率大的变焦镜头更难以获得较高像质。因此，在相同的技术水准条件下，变焦镜头的成像质量低于定焦镜头，大倍率变焦镜头的成像质量低于小倍率变焦镜头。
在FC（以35mm相机为例）的情况下，高质量的摄影往往采用定焦镜头，即使采用变焦镜头，其变焦倍率也是不大的。但是在DC的情况下，由于CCD的成像面积相对较小，因此其变焦镜头的几何尺寸（焦距，镜头直径）也较小，在光学设计时就比较容易实现大变焦倍率。
由此可见，变焦倍率与焦距是两个不同的概念。下图上边是一支70-210mm的变焦镜头，倍率为3X，下边是一支28-105mm的变焦镜头，倍率为4X，但是，远摄能力显然是3X变焦的（210mm）要强于4X变焦的（105mm）。本论坛有时出现的“用10X变焦来欺负人家的5X变焦”，“10X变焦的拍摄”的说法是不正确的。