攝影鏡頭光學(xué)實(shí)務(wù)及機(jī)械簡(jiǎn)介-wenkub
2023-07-12 09:52:54 本頁(yè)面
【正文】 緣影像的光線角度過大的問題。f 是各別透鏡的焦距，d 則為鏡片間的距離，計(jì)算后則為組合后透鏡組的等效焦距，但實(shí)際上攝影用的鏡頭組合非常繁復(fù)，透鏡數(shù)量很多，形狀也不是理想的對(duì)稱凸透鏡，無論是焦距或是透鏡距離的計(jì)算都不是這么單純，但是我們可以利用此處的觀念，反正透鏡組間的距離改變時(shí)，整個(gè)透鏡組的等效焦距是會(huì)變的。整個(gè)鏡頭的重心移動(dòng)量也少，易于平衡。在天文望遠(yuǎn)鏡而言，一個(gè)望遠(yuǎn)鏡的物鏡如果是三片結(jié)構(gòu)的話，必然是高級(jí)物鏡，價(jià)格大概都是三級(jí)跳。一般而言，望遠(yuǎn)鏡頭用兩片也差強(qiáng)人意了，我們?nèi)绻脙善降耐h(yuǎn)鏡片改裝在單眼相機(jī)上面使用，如果焦距大于 400mm，其實(shí)影像也可以不錯(cuò)，筆者也改裝過。原理在自制望遠(yuǎn)鏡配件章節(jié)中有介紹，請(qǐng)自行參閱。一般而言，如果一個(gè)鏡頭是高斯型的結(jié)構(gòu)，大致上影像質(zhì)量都不會(huì)太差。直至今日，許多標(biāo)準(zhǔn)鏡都是對(duì)稱高斯型的改良型，即使是六片或七片的標(biāo)準(zhǔn)鏡結(jié)構(gòu)，也是由對(duì)稱高斯型所演變而來，各位可以自行查一下各相機(jī)公司的網(wǎng)頁(yè)，看看那些標(biāo)準(zhǔn)鏡的結(jié)構(gòu)就知道了。把最后面的一片拆下看看就知道，如果是膠合鏡，那可能就是 Tessar。此種結(jié)構(gòu)曾經(jīng)使用在各種的廣角、標(biāo)準(zhǔn)以及望遠(yuǎn)鏡頭上，甚至曾經(jīng)制造出焦距 1 公尺以上的 Tessar 望遠(yuǎn)鏡頭。1902 年蔡斯公司設(shè)計(jì)了更新的 Tessar 鏡片，影像比庫(kù)克鏡優(yōu)良。許多雙鏡反光機(jī)的對(duì)焦鏡其實(shí)就是庫(kù)克三重鏡，有些雙鏡反光機(jī)連攝影鏡頭也是庫(kù)克三重鏡，此鏡頭雖然可以用，可是邊緣的影像還是不很好，光圈要縮到 11 或更小才會(huì)比較好。攝影鏡頭光學(xué)實(shí)務(wù)及機(jī)械簡(jiǎn)介攝影鏡頭光學(xué)實(shí)務(wù)這個(gè)章節(jié)是對(duì)于一些攝影鏡頭的結(jié)構(gòu)做簡(jiǎn)單的介紹，目的并不是要詳細(xì)說明各種鏡頭的歷史，那些資料在其他的一些網(wǎng)站可以找到。除了一些較廉價(jià)的相機(jī)鏡頭會(huì)使用此種結(jié)構(gòu)之外，有些廉價(jià)的放大機(jī)鏡頭也是使用這種三片式的鏡片結(jié)構(gòu)。不過也有人說更早就有此種鏡頭結(jié)構(gòu)，但是鏡片的結(jié)構(gòu)其實(shí)是漸漸演進(jìn)的，何時(shí)設(shè)計(jì)出來對(duì)使用者也沒什么重要。此外有些中價(jià)位的放大機(jī)鏡頭也是使用 Tessar 結(jié)構(gòu)。要怎么看膠合鏡呢？一般而言，如果將鏡片放在燈光底下，一個(gè)鏡面會(huì)有一個(gè)反光，單片鏡片會(huì)有兩個(gè)反光影像，如果是膠合鏡，那在兩個(gè)反光之間會(huì)看到一個(gè)隱隱約約不怎么明顯的反光影像，那就是來自膠合鏡面的反光，但是光源最好是單燈泡的光源，否則光算燈泡數(shù)目就眼花了。一些高級(jí)的放大機(jī)鏡頭也會(huì)使用對(duì)稱型高斯結(jié)構(gòu)，我有一只 Nikon 的 50/ 放大機(jī)鏡頭就是屬于此種鏡頭。磨了那么多鏡片還設(shè)計(jì)出爛鏡，也太扯了吧，還不如用 Tessar。不同的是一般望遠(yuǎn)鏡用的加倍鏡大概只要兩片就夠了，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡只要中間區(qū)域影像清楚就好，但是攝影用的加倍鏡至少要四片，高質(zhì)量的甚至有七片結(jié)構(gòu)的。但是這樣兩片式的結(jié)構(gòu)有個(gè)小問題，就是鏡筒很長(zhǎng)，如果能利用巴羅鏡的原理就可以用更短的鏡筒獲得更長(zhǎng)的焦距，因此目前實(shí)際上的望遠(yuǎn)鏡頭都是前方用凸鏡組，后方用凹鏡組來組合，此種稱為伽利略式結(jié)構(gòu)。不過在攝影鏡頭而言，一個(gè)望遠(yuǎn)鏡頭大概至少都會(huì)有四片甚至更多的鏡片才能說是高級(jí)鏡頭；主要是因?yàn)閿z影時(shí)需要清楚成像的面積更大。此外自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)只要負(fù)責(zé)較少、較輕量的鏡組移動(dòng)，所耗費(fèi)的能量也少，所需要的力量也小一些，反應(yīng)自然也可以更迅速。因此內(nèi)對(duì)焦的望遠(yuǎn)鏡頭中間鏡組移動(dòng)時(shí)，整個(gè)鏡頭的焦距其實(shí)就會(huì)產(chǎn)生一些變化，進(jìn)而導(dǎo)致聚焦點(diǎn)的位置也會(huì)變化，就可以產(chǎn)生對(duì)焦的作用。為了解決這些問題，單眼相機(jī)的廣角鏡使用了倒伽利略式的設(shè)計(jì)，如左圖，就是前鏡組為凹鏡，后鏡組為凸鏡，伽利略式可以用較短的鏡筒產(chǎn)生較長(zhǎng)的焦距，倒過來則可以用較長(zhǎng)的鏡筒來產(chǎn)生較短的焦距，所以廣角鏡常常整個(gè)鏡頭好幾公分甚至到 10cm 以上長(zhǎng)度，但是實(shí)際焦距只有 2~3 公分甚至 1 公分多。一般如果鏡后距不足的廣角鏡頭，大概只能倒接改裝為大倍率的微距鏡。另一種魚眼是畫面對(duì)角線 180 度的，以底片機(jī)而言，焦距大約在 15~17mm 左右。缺點(diǎn)則是光圈較小，一般 400mm 的鏡頭大約是 ，更長(zhǎng)的鏡頭光圈只有 8 甚至更小，而且光圈固定無法調(diào)整。使用非球面鏡可以用更少的鏡片來達(dá)到同樣的光學(xué)質(zhì)量，但是過去用玻璃磨制非球面鏡不易施工，成本較高，現(xiàn)代已經(jīng)可以用鑄造的方式來制造塑膠材料的非球面鏡，還可以鍍膜，成本降低后，已經(jīng)較為普遍。左圖為 Sigma EX1224mm 的光學(xué)結(jié)構(gòu)，粉紅色為非球面鏡，深藍(lán)色部份則為 SLD 鏡片。如果向著物體的鏡片比較大，一般適合拍小于 1:1 的比例，如果后方的鏡片比較大，較適合拍超過 1:1 的比例，這是以實(shí)際物體與影像而言，與 135 底片還是 120 底片或是 CCD 都無關(guān)，純粹以影像尺度來衡量，而且也只是一個(gè)大約的說法。不過如果要自己裝微距鏡，而且希望超過 1:1 的比例，用標(biāo)準(zhǔn)鏡或是廣角鏡去倒接或者對(duì)接吧，那樣成像質(zhì)量會(huì)不錯(cuò)。但是微距鏡不同，如左圖 A 中為微距鏡對(duì)焦在無限遠(yuǎn)處，B 則為對(duì)焦在近處，此時(shí)可以發(fā)現(xiàn)鏡片組向前移動(dòng)，如果拍到 1:1 時(shí)，鏡片必須向前伸長(zhǎng)一個(gè)焦距的距離，因?yàn)槲锞嗯c像距相等時(shí)，以單鏡片而言，物距與像距皆等于鏡片的曲率半徑，也就是兩倍的焦距，這是高中物理就教過的。左方鏡組為前組對(duì)焦，前組的最后兩片鏡片在對(duì)焦時(shí)不會(huì)移動(dòng)。一般較廉價(jià)的是三片，較高級(jí)的有更多片鏡片組成，一般而言當(dāng)然鏡片數(shù)越多成像畫質(zhì)越好，但是也不是絕對(duì)，還要看原來鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)是否剛好與附加鏡的光學(xué)系統(tǒng)相合，所以購(gòu)買此種鏡頭時(shí)最好帶原來的相機(jī)去配，至少在觀景窗里面看起來要像樣。在像距不變的條件下，焦距變短了，因此根據(jù)物距、像距、焦距等關(guān)系的公式，物距也會(huì)變短，就可以拍的更近。對(duì)接則是可以用兩個(gè)濾鏡環(huán)相對(duì)黏合，然后將一個(gè)鏡頭倒接在原來的鏡頭前方，好處是放大率很大，而且也符合光路的設(shè)計(jì)。左圖為自制倒接環(huán)的示意圖，圖中是以一個(gè)鏡頭接環(huán)與一個(gè) 52→49 的異徑濾鏡轉(zhuǎn)接環(huán)，用大轉(zhuǎn)小，這樣濾鏡接環(huán)上面才有比較寬的位置來鎖螺絲，用 AB 膠來黏合也可以，但用螺絲比較牢靠。對(duì)接時(shí)有幾個(gè)原則，這是以筆者現(xiàn)有的器材組合所得到的結(jié)論，因?yàn)楦骷夜鈱W(xué)設(shè)計(jì)不同，也許您的器材有不一樣的結(jié)果，因?yàn)椴换ㄊ裁村X，所以自己測(cè)試
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