單反鏡頭基本知識

1、鏡頭基本知識 單反相機(jī)鏡頭知識2009-04-27 13:16分類：攝影教程 字號： 大大  中中  小小 一、鏡頭及其成像原理攝像者在自學(xué)攝像的過程中，首先要熟知鏡頭的成像原理，它主要包括焦距、視角、視場和像場。    焦距是焦點(diǎn)距離的簡稱。例如，把放大鏡的一面對著太陽，另一面對著紙片，上下移動(dòng)到一定的距離時(shí)，紙片上就會(huì)聚成一個(gè)很亮的光點(diǎn)，而且一會(huì)兒就能把紙片燒焦成小孔，故稱之為“焦點(diǎn)”。從透鏡中心到紙片的距離，就是透鏡的焦點(diǎn)距離。對攝像機(jī)來說，焦距相當(dāng)于從鏡頭“中心”到攝像管或固體攝像器件成像面的距離。  &#

2、160;     焦距是標(biāo)志著光學(xué)鏡頭性能的重要數(shù)據(jù)之一，因?yàn)殓R頭拍攝影像的大小是受焦距控制的。在電視攝像的過程中，攝像者經(jīng)常變換焦距來進(jìn)行造型和構(gòu)圖，以形成多樣化的視覺效果。例如，在對同一距離的同一目標(biāo)拍攝時(shí)，鏡頭的焦距越長，鏡頭的水平視角越窄，拍攝到景物的范圍也就越??；鏡頭的焦距越短，鏡頭的水平視角越寬，拍攝到的景物范圍也就越大。一個(gè)攝像機(jī)鏡頭能涵蓋多大范圍的景物，通常以角度來表示，這個(gè)角度就叫鏡頭的視角。被攝對象透過鏡頭在焦點(diǎn)平面上結(jié)成可見影像所包括的面積，是鏡頭的視場。但是，視場上所呈現(xiàn)的影像，中心和邊緣的清晰度和亮度不一樣。中心部分及

3、比較接近中心部分的影像清晰度較高，也較明亮；邊緣部分的影像清晰度差，也暗得多。這邊緣部分的影像，對攝像來說是不能用的。所以，在設(shè)計(jì)攝像機(jī)的鏡頭時(shí)，只采用視場。需要重點(diǎn)指出，攝像機(jī)最終拍攝畫面的尺寸并不完全取決于鏡頭的像場尺寸。也就是說，鏡頭成像尺寸必須與攝像管或固體攝像器件成像面的最佳尺寸一致。當(dāng)攝像機(jī)鏡頭的成像尺寸被確定之后，對一個(gè)固定焦距的鏡頭來說則相對具有一個(gè)固定的視野，常用視場來表示視野的大小。它的規(guī)律是，焦距越短，視角和視場就越大。所以短焦距鏡頭又被稱為廣角鏡頭。二、鏡頭的景深原理當(dāng)鏡頭聚集于被攝影物的某一點(diǎn)時(shí)，這一點(diǎn)上的物體就能在電視畫面上清晰地結(jié)像。在這一點(diǎn)前后一定范圍內(nèi)的景物也

4、能記錄得較為清晰。這就是說，鏡頭拍攝景物的清晰范圍是有一定限度的。這種在攝像管聚焦成像面前后能記錄得“較為清晰”的被攝影物縱深的范圍便為景深。當(dāng)鏡頭對準(zhǔn)被攝景物時(shí)，被攝景物前面的清晰范圍叫前景深，后面的清晰范圍叫后景深。前景深和后景深加在一起，也就是整個(gè)電視畫面從最近清晰點(diǎn)到最遠(yuǎn)清晰點(diǎn)的深度，叫全景深。一般所說的景深就是指全景深。有的畫面上被攝體是前面清晰而后面模糊，有的畫面上被攝體是后面清晰而前面模糊，還有的畫面上是只有被攝體清晰而前后者模糊，這些現(xiàn)象都是由鏡頭的景深特性造成的?？梢哉f，景深原理在攝像上有著極其重要的作用。正確地理解和運(yùn)用景深，將有助于拍出滿意的畫面。決定景深的主要因素有如下

5、三個(gè)方面：    光圈 在鏡頭焦距相同，拍攝距離相同時(shí)，光圈越小，景深的范圍越大；光圈越大，景深的范圍越小。這是因?yàn)楣馊υ叫?，進(jìn)入鏡頭的光束越細(xì)，近軸效應(yīng)越明顯，光線會(huì)聚的角度就越小。這樣在成像面前后會(huì)聚的光線將在成像面上留下更小的光斑，使得原來離鏡頭較近和較遠(yuǎn)的不清晰景物具備了可以接受的清晰度。    焦距 在光圈系數(shù)和拍攝距離都相同的情況下，鏡頭焦距越短，景深范圍越大；鏡頭焦越長，景深范圍越小。這是因?yàn)榻咕喽痰溺R頭比起焦距長的鏡頭，對來自前后不同距離上的景物的光線所形成的聚焦帶（焦深）要狹窄

6、得很多，因此會(huì)有更多光斑進(jìn)入可接受的清晰度區(qū)域。物距 在鏡頭焦距和光圈系數(shù)都相等的情況下，物距越遠(yuǎn)，景深范圍越大；物距越近，景深范圍越小。這是因?yàn)檫h(yuǎn)離鏡頭的景物只需做很少的調(diào)節(jié)就能獲得清晰調(diào)焦，而且前后景物結(jié)焦點(diǎn)被聚集得很緊密。這樣會(huì)使更多的光斑進(jìn)入可接受的清晰度區(qū)域，因此景深就增大。相反，對靠近鏡頭的景物調(diào)焦，由于擴(kuò)大了前后結(jié)焦點(diǎn)的間隔，即焦深范圍擴(kuò)大了，因而使進(jìn)入可接受的清晰度區(qū)域的光斑減少，景深變小。由于這樣的原因，鏡頭的前景深總是小于后景深。三、變焦距鏡頭及其原理攝像機(jī)的鏡頭可劃分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長焦距鏡頭和廣角鏡頭。以16毫米的攝影機(jī)為例，其標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距是25毫米，之所以將此

7、焦確定為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距，其主要原因是這一焦距和人眼正常的水平視角（24度）相似。在使用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭拍攝時(shí)，被攝對象的空間和透視關(guān)系與攝像者在尋像器中所見到的相同。焦距50毫米以上稱為長焦距鏡頭，16毫米以下的稱為廣角鏡頭。攝像機(jī)劃分鏡頭的標(biāo)準(zhǔn)基本與16毫米攝影機(jī)相同。但是，目前我國的電視攝像機(jī)大多只采用一個(gè)變焦距鏡頭，簡稱變焦鏡頭，變焦鏡頭是鏡頭中的一種類型，它可以在不更換鏡頭的情況下改變焦距，即一個(gè)透鏡系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)從“廣角鏡頭”到“標(biāo)準(zhǔn)鏡頭”以至“長焦距鏡頭”的連續(xù)轉(zhuǎn)換，從而給攝像的操作帶來了極大的方便。 距鏡頭的主要特點(diǎn)之一是具有在一定范圍內(nèi)邊疆改變焦距而成像面位置不變的性能，已成為

8、家用攝像機(jī)上運(yùn)用最廣泛的鏡頭。變集中鏡頭由許多單透鏡組成。最簡單的是由兩個(gè)凸透鏡組成的組合鏡?，F(xiàn)設(shè)定兩個(gè)透鏡之間的距離為X，通過實(shí)踐可以得知，只要改變兩個(gè)凸透鏡之間的距離X的長短，就能使組合透鏡的焦距發(fā)生變化。這是變焦距鏡頭的最基本原理。但是，上述組合透鏡的缺點(diǎn)是，當(dāng)改變了X的距離后，不僅使焦距發(fā)生了變化，而且成像面的位置也會(huì)有所改變。為了使成像面的位置不變，還必須再增加幾組透鏡，并有規(guī)律地共同移動(dòng)。因此，攝像機(jī)中的變焦距鏡頭至少要有三組組合透鏡，即調(diào)焦組、變焦組和像面補(bǔ)償組。如果因?yàn)橄窬嗵L，成像面亮度不中，需要縮短像距時(shí)，還要再增加一組組合透鏡，這組透鏡叫物鏡組。圖五是變焦距鏡頭的結(jié)構(gòu)圖。

9、 變焦距鏡頭在變焦時(shí)，視角也發(fā)生了改變，但焦點(diǎn)位置與光圈開度不變。通常所說的鏡頭的就焦倍數(shù)，是指變焦距鏡頭的最長焦距與最短焦距之比。目前，在一些普及型的攝像機(jī)中，其變焦距鏡頭的變焦范圍大體上是從1090（mm），故其倍數(shù)約為68倍。一些廣播級攝像機(jī)變焦距鏡頭的倍數(shù)約為1415倍。另外，有些機(jī)器上還裝有一個(gè)變焦倍率器，使鏡頭焦距可以在最長焦距的基礎(chǔ)上增加一倍，從而延伸了鏡頭的長焦范圍。但是，這種變倍裝置會(huì)影響圖像的質(zhì)量，使用時(shí)要格外謹(jǐn)慎。在實(shí)際拍攝時(shí)，當(dāng)把變焦距鏡頭從廣角端漸漸地變?yōu)殚L焦端時(shí)，其畫面的視覺效果好像是攝像機(jī)離這一景物越來越近，這種效果便是所謂的“推鏡頭”。相反的變化效果便

10、是“拉鏡頭”。很多攝像機(jī)都為拍攝者增加了電動(dòng)變焦的便利功能。攝影師不必轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭控制環(huán)，只需按下一個(gè)按鈕，微電機(jī)就會(huì)驅(qū)動(dòng)鏡頭進(jìn)行推攝和拉攝。對于一般的照片攝影，這也許算不上什么方便，因?yàn)樵谂臄z單幅畫面之前，攝影師可以用手仔細(xì)地調(diào)整變焦鏡頭的焦距。但是在攝像機(jī)面前，大多情節(jié)都是在瞬間發(fā)生的，因此，攝像機(jī)鏡頭進(jìn)行變焦距大多有兩種控制方法，一是電動(dòng)變焦，二是手動(dòng)變焦。電動(dòng)變焦靠電動(dòng)推拉桿（T推W拉）來控制，手在推拉桿上用力的大小可改變鏡頭運(yùn)動(dòng)的速度，這樣攝像師在推拉鏡頭的同時(shí)還可以留意正在拍攝的動(dòng)作情節(jié)，在如此繁忙的情況下，電動(dòng)變焦確實(shí)可以幫上大忙。電動(dòng)變焦的特點(diǎn)是鏡頭在推拉的過程中變化均勻。手動(dòng)變焦

11、是通過直接用手撥動(dòng)變焦環(huán)實(shí)現(xiàn)的，手動(dòng)變焦一般是在鏡頭需要急速推拉時(shí)才使用。 變焦距鏡頭的操作有一定的難度，初學(xué)者會(huì)更為明顯地感到困難，這是因?yàn)橛绊懢劢骨逦囊蛩厝珑R頭焦距、光圈、景深以及主體離攝像機(jī)的距離等可能同時(shí)都在變化。為了有效地解決這一問題，初學(xué)者可以在拍攝中把握這樣一點(diǎn)，即先用變焦距鏡頭最長的焦距對準(zhǔn)被攝對象聚焦，然后再恢復(fù)到拍攝時(shí)所需要的焦距上，這樣就能保證被攝對象的清晰。        變焦距鏡頭的結(jié)構(gòu)四、自動(dòng)聚焦及其原理 當(dāng)攝像機(jī)對準(zhǔn)被攝對象之后，攝像機(jī)本身自動(dòng)聚實(shí)焦點(diǎn)，而不用攝像

12、者手動(dòng)調(diào)整，這便是自動(dòng)聚焦裝置（AF）在起作用。自動(dòng)聚焦裝置有四種工作方式，即紅外線或超聲波，經(jīng)被攝體返回來后，再由攝像機(jī)的紅外線傳感器或超聲波傳感器接受下來，從而測定出距離，然后再根據(jù)測定的距離驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)的聚焦裝置聚實(shí)焦點(diǎn)。后兩種方式是應(yīng)用了三角形測量原理的測距儀來測定攝像機(jī)與被攝體之間的距離，然后將所測定的距離輸入攝像機(jī)內(nèi)的微處理機(jī)進(jìn)行演算，并控制鏡頭的聚焦馬達(dá)根據(jù)算出的距離聚實(shí)焦點(diǎn)。以上幾種方式的聚焦裝置，各有自己獨(dú)具的優(yōu)點(diǎn)，并都有較高的測量精度，分別被應(yīng)用在不同類型的攝像機(jī)之中。但是，自動(dòng)聚焦裝置也有一定的局限性，例如，當(dāng)一臺攝像機(jī)自動(dòng)聚焦裝置的有效檢測角度只有6度時(shí)，如果將變焦距鏡頭

13、置于廣角段，其畫面中央約16*16的范圍是自動(dòng)焦點(diǎn)的檢測范圍。也就是說，在這一范圍內(nèi)的物體的焦點(diǎn)能夠自動(dòng)聚實(shí)。如果將變焦距鏡頭置于長焦段，畫面的大部分都在自動(dòng)焦點(diǎn)的檢測范圍內(nèi)。不同的攝像機(jī)有不同的有效檢測角度，以松下M7攝像機(jī)為例，機(jī)身的尋像器中便設(shè)有類似有效檢測角度的焦點(diǎn)區(qū)框。只要打開攝像機(jī)，小焦點(diǎn)區(qū)框即會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)。在這個(gè)焦點(diǎn)框內(nèi)，自動(dòng)聚焦裝置會(huì)自動(dòng)對準(zhǔn)目標(biāo)焦點(diǎn)調(diào)實(shí)。這一小焦點(diǎn)適于在廣角端拍攝，或拍攝小目標(biāo)。如果用鏡頭的長焦段拍攝，要按動(dòng)焦點(diǎn)區(qū)調(diào)整鍵，焦點(diǎn)區(qū)框會(huì)變大（圖7），以使畫面中的大部分被攝對象被聚實(shí)焦點(diǎn)。在使用自動(dòng)聚焦的裝置時(shí)，當(dāng)被攝對象移出自動(dòng)焦點(diǎn)檢測范圍，自動(dòng)焦點(diǎn)裝置將會(huì)自動(dòng)地將焦點(diǎn)改變而對準(zhǔn)在檢測范圍內(nèi)原畫面背景的物體上。例如，攝像機(jī)拍攝一個(gè)人在畫面的中間朝右側(cè)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，攝像機(jī)是以這個(gè)人