镜头结构

镜头知识学习（基础篇）

镜头知识学习（基础篇）

作者：佚名厚朴教育来源：佚名点击数：968更新时间：2009-11-14

定焦镜头及变焦镜头的运用

只有清楚了解镜头的相关原理及意义，配合熟练的操作技巧，才能拍摄出好的照片。

菜鸟级的摄影爱好者，更是需要加强学习镜头的基础知识，以便提升拍摄技巧。

最简单的摄影不需要镜头，针孔就可以，它的光圈一般是f/128或更小。

单镜片镜头在早期的相机使用，成像可以比针孔锐利，光圈也更大，基本可以手持拍

摄。工作光圈大概在f/12左右。由于当时使用大底片，效果可以接收。

从双镜片再到三镜片，镜头的光圈更大，成像也相当锐利，CookeTriplet是目前已知

的最好设计。如果是四片镜片，成像已经相当好，比如ZeissTessar（天塞），四片三组

结构，其中两片粘在一起形成一组。四片结构的天塞镜头唯一的问题是光圈不能做得太大

，不然像质会下降。对于35毫米相机，天塞结构的顶限是f/2.8，即使使用当前最好的光学

玻璃。要光圈更大，就要更多镜片。

速度（即最大光圈）不是唯一的问题。视角越大，需要的镜片越多。一支低速小视角

镜头，例如Leitz560mmf/6.8Telyt，只用了两片镜片。50mmf/1.4一般需要6或7片，21m

mf/4.5ZeissBiogon使用了8片。更多的镜片使镜头更大更重也更贵。

到此为止，我们只是考虑了制造一个锐利、快速或广角的镜头需要的镜片数目，但还

有另一个问题要担心，就是镜头的实际尺寸。上面560mmTelyt镜头中的两片镜片当聚焦

在无限远时，必须距离胶片560mm，因此镜头有60厘米长！相反的，21mmBiogon全长

为45毫米，当聚焦无限远时，镜头的光心必须距离胶片21毫米，这21毫米基本被镜片占据

，使最后一片镜片离胶片只有5毫米。这就是为什么Biogon不能用于单反相机，因为没有

给反光镜的空间！

1、远摄和倒置远摄结构（TelephotoandRever-Telephoto）

解决上述两个问题的办法惊人的相似。为了缩短长焦镜头的长度，一组新的镜片－－

称为“远摄组”－－被放在主镜组的后面。这就是一个远摄镜头（Telephoto）和一个长焦镜

头（Long-f殚精 ocus）的区别。

另一方面，为了使广角镜头后面有足够空间，一组新镜片加在了主镜组的前面，被称

为“倒置远摄”组，因为产生的效果和远摄镜头刚好相反。

新加入的镜片组只是改变后组与胶片的距离，并不能提高镜头的锐度，甚至会产生负

作用。一支普通长焦镜头可以比远摄镜头更锐利，一支普通广角镜头也可能比“倒置远摄”

结构的镜头更锐利。因此有些长焦和广角镜头仍在生产，而广角镜头用在单反机身上时必

须锁起反光镜，对焦要靠另外的取景器。有些成像质量相当好，比如Zeiss和Nikon的21m

m，以及Canon的19mm。不过远摄镜头和“倒置远摄”镜头的方便性是毋庸置疑的。

2、变焦镜头

上面讨论的都是定焦镜头。如果镜头使用的透镜数目够多，透镜的相对位置又可以移

动，就可以产生不同的焦距，也就是变焦镜头。到了这一步，透镜总数通常都是10多片，

但并不是所有透镜都为了提高镜头的锐度。细心的设计，使用高级光学玻璃，可以使变焦

镜头的成像相当好，但他们仍比不上最好的定焦镜头。

为达到一定水平的锐度，变焦范围越大，需要的透镜越多。对变焦范围的衡量，通常

使用变焦比。一般焦距越长，变焦比可以越大；而广角端焦距越短，就越难提供大变焦比

。

大光圈需要更多，广角需要更多透镜，变焦需要更多透镜，应此变焦镜头通常光圈较

小并不奇怪。大部分变焦镜头在f/4左右，可能有些较大到f/3.5左右，有些较小只有f/4.5左

右，不过f/4是一个较好的平均值。大光圈变焦头不成比例的巨大、沉重，且更昂贵：从f/4

到f/2.8只有一档，但你可能要多花三倍的钱。问题不在广角端，而在于长焦端。一支200m

mf/2.8已经很大很贵，而一支70-210mmf/2.8将更大更贵。

另一条路是选择运筹决胜 变光圈变焦镜头。这种镜头的结构比恒定光圈变焦镜头简单，但长焦

端的光圈会比较小，而且中间焦段的实际光圈不容易确qq背景图片带字 定，不过使用通镜测光的话问题不

大。

认识镜片的构造及非球面透镜

3、计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助设计使现代的镜头更优秀，即使便宜的变焦头效果也可以接受。使用计算

机，设计、测试和修改可以在几小时或几天内完成，而以前需要几星期甚至几个月。

然而，CAD并不总是为了制造可能的最锐利的镜头。比如较便宜的镜头，通常在锐度

和成本之间进行折衷。聪明的程序仅使用廉价的光学玻璃儿童人物画 、小曲率的曲面和球面透镜就可

以设计出不错的镜头。但为了得到最佳成像，必须使用特殊玻璃、大曲率和非球面等更昂

贵的技术。

4、镜片

（1）特殊玻璃

由最昂贵的光学玻璃制成的透镜，象纯金一样，是按照重量计价的。设计师寻找的通

常是高折射率低色散玻璃。色散使不同颜色（频率）的光线聚于不同的焦平面，这显然影

响了锐度。将所有颜色的光线聚在同一焦平面，就是镜头光学设计设计中的“色差校正”。

能做到这样的镜头被称为“Achromats”或“Achromatics”，意为“无色”。

实际上，“无色”镜头只是把红光和蓝光聚于同一平面，还有很大的校正空间。而“Apoc

hromat”（“awayfromcolour”）可以把红、绿、蓝光聚于同一焦点，是成像锐度显著提高

，这也是为什么很多镜头广告在宣传“Apo”。由于对于摄影镜头的消色差还没有严格的定义

，因此很难不怀疑有些镜头的消色差比其他更好。类似的，尼康的“ED”（极低色散）显然

是指ED镜头中使用的特殊玻璃。但玻璃怎样才变得特殊呢？

很少镜头使用玻璃以外的材料。实际上，萤石由于独特的光学性质被使用。然而，萤

石镜片非常贵，也非常脆弱，一此极短的冲击就能令它破碎，并且如果不与空气隔绝的话

，它会逐渐分解。如今，萤石已被特殊玻璃取代（除了在不计费用的军用镜头中）。

树脂强字 不适于制造高级镜头，通常用于廉价镜头。但是Tamron曾推出的将树脂覆盖在玻

璃上的“混和非球面”镜头却很特别。

（2）大曲率

镜片的曲率约大，制造成本越高。大曲率的优势在于，与高折射率低色散玻璃配合时

，可以代替两或三片普通透镜。对于一些超广角镜头和变焦头，曲率非常大的曲面是最好

的设计。

（3）非球面

绝大多数镜头使用的只是“普通”球面的透镜。虽然研磨非球面也是可能的，如抛物面

或双曲面，但更昂贵。非球面的使用也可以减少透镜的总数：一个非球面透镜可以达到两

个球面透镜的效果，或多个非球面镜可以达到球面镜不能达到香成语 的效果。

任何时候，非球面镜头都是屈指可数的，他们通常是同样的球面镜头价格的两到三倍

。通常只有大光圈镜头使用非球面镜，并且通常只有一个镜片使用非球面。

随着镜头设计和玻璃制造的提高，非球面变的越来越不必要。然而，Tamron的“混虐心虐身小说 和

非球面”镜头提供了很好的校正，又避免了树脂的缺点，也许是非球面在为了存在的唯一方

式。

镜头的制造工艺及构成材料

5、反差和透镜数量

你现在可能认为，使用足够的透镜，正确的种类和正确的形状，就可以制造几乎任何

镜头。大体上来说，就是这样。但一个不能逃避的事实是，更多的透镜，意味着更低的反

差。虽然多层镀膜可以大幅度减小镜片表面的反光，但还无法完全消除，这些反射的杂光

降低了反差。

早期无镀膜镜头在每个镜片表面可以反射百分之五到十的光线，这就是为什么要尽量

减少镜片空气接触面的数量。比如，Zeiss50mmf/1.5Sonnar只有六个镜片空气接触面，

而Leitz50mmf/1.5Summarit有十个。Summarit分辨率更高；但Sonnar的反差更大，以至

看起来更锐利。

如今镜片表面的反光率只有大概百分之1.5到0.01。廉价镜头的镀膜效果也较差，而昂

贵镜头虽然有较多镜片，但镀膜质量也更高，使得反差更高。

镀膜使用了光的“干涉”原理，镀膜的厚度必须是光波长的四分之一。显然，一层镀膜

只能减弱一种波长（颜色）光线的反射。多层镀膜可以减弱多种波长光线的反射。不管其

他厂商怎么说，Leitz看起来应该是最早使用多层镀膜的厂家，在五十年代晚期。

镀膜和多层镀膜似乎使遮光罩失去了以往的重要性，但有些情况下好的遮光罩仍然可

以产生惊人的效果。理想的遮光罩应该适于底片的长宽比，并且可调长度。这在七点的英语 大中幅设

备中很普遍，但在35毫米系统中几乎没有。有些人把中幅机的遮光罩用在35毫米镜头上。

6、制造工艺

无论你的镜头设计的多么好，理论上能到达多么高的水平，如果制造不当，一起都前

功尽弃。精确的镜头到胶片距离是最明显，也是最容易做到的。还有，镜头的组装必须达

到不可想象的精确；所有镜片的轴心都必须完全吻合；每一个镜片都必须精确的固定在镜

桶上。固定必须非常牢固，不然镜头掉落或受到碰撞时就会改变结构。一支昂贵的镜头将

得到非常精密的组装，以及在每一步的测试和试验。一支廉价镜头可能轴线没有完全对齐

；或者虽然对齐了，但在日常使用中的碰撞就可能倒置镜片位移。（也就是不抗造。一分

钱一分货的道理。）

对焦机构必须精确和顺畅，并且耐用。光圈和叶片，以及相连接的机构也必须顺滑。

所有螺丝和压环必须拧紧，并且保持不变。廉价镜头比昂贵的镜头更容易松动，虽然很大

程度取决于你怎样保养镜头。比如说，骑摩托长途旅行，肯定对镜头不利。

7、材料

与使用方式比起来，镜头卡口使用的材质并不太重要。即使塑料也没什么宝宝打嗝是什么原因引起的 不可以，因

为那毕竟不是轴承表面，并且如果它的强度足够应付日常的积压和拉伸。轻金属合金可以

替代黄铜，如果它们做得当的表面处理（通常是电镀），但钢（除了不锈钢）应该谨慎使

用，如果有腐蚀的可能。对于接触面，特别是卡口，较硬的材质如不锈钢或厚镀层的黄铜

，显然要比裸露的黄铜或轻金属合金更合适。

一个常识是，耐用意味着重量，虽然有很多中方法可以不使用黄铜制造耐用的镜头。

一个真正优质的镜头如果正常使用，可以用上几十年，即使是专业人士的粗暴使用。一个

廉价镜头，虽然刚开始还不错，但无法保持那么久。