一、镜头的结构
最早的镜头是一块单镜片,以后为了尽可能获得清晰、还原准确的高质量图像,减少和改变光行差,单一的镜片发展成由多组、多片镜片组成的镜头,并衍生出许多不同结构、不同视角、不同造型功能的款式来。但不论设计的原理如何不同,性能与功效差别有多大,现代镜头的结构主要还是镜片的组合构造和不同材质的选用,还有作为支撑镜片和调节操控部件的镜筒。图2-1是某标准变焦镜头的实物纵剖面,图2-2是镜头结构的线条图。
2-1
1.镜头组与镜片
摄影基本原理是小孔成像,而照相机运用的是透镜成像,一个镜头由多片凹凸透镜组合而成,根据需要这些镜片又会组成小组,有单独一片成组,也有两三片镜片紧密黏合在一起,构成一组,以实现不同的功能。所以常以几组几片来表明镜片数目和构成情况,如图2-2,镜头采用了13组18片镜片,其中包括了一片超级超低色散镜片和三片非球面镜片。
2-2
除了镜片的数目之外,镜片的材质也是镜头结构的一个重要的技术指标,一般有玻璃和塑料两类。采用不同材质与镜头生产时所采用的技术和特点有关,两种材质虽无优劣之分,所产的镜头都各有特点:玻璃镜片稳重、塑料镜片轻巧。在市场上富士镜头的镜片多采用塑料,而蔡司、尼康镜头的镜片则以玻璃为主。
2.光圈
由多片金属片组成,形成一个不规则的多边形孔,一般要求光孔形状规则、匀称,无锈斑,大小变化自如。
光圈的大小用一系列数字表示,它们是2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32,被称为光圈系数,也称f系数。f=镜头焦距/光孔直径,在同一个镜头上,数字越小,光孔越大;数字越大,光孔越小。每一个数值代表一挡光圈,它们中间还会出现别的数字,如4.5、5.0,以1/2或1/3级差递增或减少,中间出现一个数字的为0.5级,出现两个数字为0.3级。旁轴取景相机的镜头上有光圈调节环,有的自动对焦镜头,如尼康AF 50mm F1.8标准镜头、尼康AF 18-35 F3.5-4.5D 变焦镜头上也有调焦环,刻录着不同光圈的f值,转动光圈调节环可设定光孔的大小(图2-3),数码单反相机的光圈由机身上的主调节盘调节,f值在机身肩部液晶屏上显示,取景屏中也有显示。
2-3 光圈示意图
光圈的作用有三个:①控制进光量。光孔的大小,直接影响到进光量的大小。各相邻数值之间的光圈相差一级,进光量相差2倍。②控制景深。光圈大,景深小;光圈小,景深大。③改善光行差。收小光圈,可以减少镜头的某些像差,改善成像质量。
3.驱动马达
现代相机配置的都是自动对焦镜头,不少镜头内还配置了电动马达,现在以超声马达为主,如佳能EF镜头使用率已达到70%,有环形和微型两种,其中微型已发展到更为小巧的Ⅱ型(图2-4)。
2-4 镜头驱动马达及光圈在镜头中的位置示意图
4.防抖装置
佳能首创了自动减震镜头,也称防抖镜头或IS镜头。镜头内设有独立的影像稳定器,开启使用后,可以减轻因机震摇晃而产生的成像模糊,尼康以及适马等品牌也推出了各自的防抖镜头(尼康的称为VR镜头)。防抖镜头最初可使手持拍摄的快门速度放慢两级,新一代的防抖镜头则可以放慢4级,而且不但可以防止上下抖动,也可以防止左右晃动带来的抖动,镜头筒身外部有防抖模式切换开关。一般中长焦距镜头和长焦变焦镜头采用防抖功能比较多,少量的标准变焦也采用防抖减震功能。使用防抖镜头,手持拍摄时打开防抖功能,可获得更为稳定、清晰的画面,但在使用三脚架时,应将防抖功能关闭。
有些相机为了克服手持抖动,将防抖装置设置在机身内,通过对图像感应器的反向震动,来克服因手持抖动而产生的图像模糊,这类相机有索尼和宾得。(图2-5)
2-5 防抖动镜头及其原理
5.调节装置
为了对镜头的焦距、焦点进行手动调节,镜筒外部设有调焦环和变焦环,传统镜头还有光圈调节环。自动对焦镜头还有对焦模式切换开关,高档的镜头切换成自动对焦时,仍可以通过手动对焦环调节对焦点。而低档次的自动对焦镜头,若手动对焦则会被锁住,因此不要硬性转动,以免损坏。