攝影基礎(chǔ)知識

鏡頭選擇：定焦vs變焦

這個話題在許多雜志許多報紙即使這個

論壇也是談?wù)撨^很多很多次了的玩意，本來

沒多少說頭，光學(xué)規(guī)律、成本控制、售出價

格等等因素制約，實(shí)際上依然遵循“一分錢

一分貨”的經(jīng)濟(jì)規(guī)則，罕有例外，廠家是不

可能制造出價廉質(zhì)優(yōu)人人都能買得起的產(chǎn)

品的，否則它就無法生存，其實(shí)也無法做到。

知道的就知道了，不知道的也就不知道了，

但是其中不乏一些喜歡打轉(zhuǎn)的言論。

變焦鏡頭的出現(xiàn)，改變了許多人的攝影習(xí)

慣，也使攝影更為便利和快捷，變焦鏡頭的

主要優(yōu)點(diǎn)有：

1、多個焦段集于一身的輕便：比如一個

CANONEF16-35/2.8L的重量有600g,而EF

20/2.8、24/2.8、28/2.8三個鏡頭的重量就

分別為405g、270、185,總計(jì)905g；

2、構(gòu)圖方便：這個用細(xì)說嗎？

好象羅列不出來了。

如果羅列出定焦的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，那么定焦

的優(yōu)點(diǎn)就是變焦的缺點(diǎn)，定焦的缺點(diǎn)就是變

焦的優(yōu)點(diǎn)。

其實(shí)，變焦鏡頭VS定焦鏡頭的爭論中，

最為根本的是光學(xué)素質(zhì)的爭執(zhí)，爭執(zhí)的依據(jù)

就是MTF曲線，不少變焦鏡頭的MTF曲線都

挺高的，于是乎可以得出結(jié)論：某些變焦鏡

頭的光學(xué)素質(zhì)可以媲美定焦鏡頭。

凡事都有例外，少數(shù)個別變焦鏡頭在MTF

曲線上表現(xiàn)出來是很優(yōu)異，但是MTF不代表

光學(xué)素質(zhì)的全部。

咱們來回顧一下光學(xué)系統(tǒng)的五大像差：

1、球面像差：這個通常表現(xiàn)在廣角/超廣

角鏡頭中，可以通過采用非球面鏡片來大部

分消除；

2、彗形像差：這個收縮光圈可以部分彌

補(bǔ)；

3、像散：通常出現(xiàn)在長焦鏡頭中，這個

可以通過使用螢石、ED、APO、異常色散、

LD等鏡片來部分彌補(bǔ)；

4、像場彎曲：只能收縮光圈來彌補(bǔ)；

5、畸變：呵呵！這個就沒辦法嘍！除非

原來的鏡頭就做得很大很大，只使用中間的

一小塊參與成像。

評價鏡頭光學(xué)素質(zhì)的直觀指標(biāo)有：

A、解像力：表現(xiàn)細(xì)節(jié)的能力；

B、色彩還原：再現(xiàn)真實(shí)的能力；

C、眩光控制：對雜光的處理能力。

在變焦/定焦鏡頭中，在設(shè)計(jì)上對像差的

解決方案是相同的，在像差1、2、3中，變

焦和定焦都是可以做到的。

但是，如果在同樣的光圈下拍攝，變焦鏡

頭的死穴就出現(xiàn)了：像場彎曲和畸變都不是

定焦鏡頭的對手！

當(dāng)然，在多數(shù)情況下，肉眼看不出差別。

比如，不在拍攝微距的時候，像場彎曲的表

現(xiàn)不是很強(qiáng)烈，但是現(xiàn)在許多變焦鏡頭NB

?。∽罱鼘咕嚯x可以達(dá)到0.38m,比如

TAMRON28-300XR,這鏡頭在300mm端，同

樣也可以在0.49m對焦，可以拍攝微距。這

個時候，像場彎曲就表現(xiàn)出來了。

畸變控制依然如此。定焦鏡頭要控制得更

好些，就是畸變不那么明顯。

在評價鏡頭的直觀指標(biāo)中，一些變焦鏡頭

的解像力可以與定焦鏡頭有一比，色彩還原

呢？與鏡頭的鍍膜有比較大的關(guān)系，所以要

做到媲美定焦鏡頭也容易。

但是眩光控制呢？由于變焦鏡頭的鏡片

數(shù)多，很難與鏡片數(shù)少的定焦鏡頭相抗衡

了。

如此看來，變焦鏡頭的弱點(diǎn)在于：像場彎

曲、畸變和眩光控制。所以要想容易地說出:

變焦可以媲美定焦?？峙逻€需時日，不容易

??！

其實(shí)，變焦鏡頭的最大死穴在于：最大光

圈?，F(xiàn)在變焦鏡頭最大光圈只有f/2.8,能

擴(kuò)展到的最長焦距只到300,比如SIGMA的

120-300/2.8o但是對于定焦而言，大于

f/2.8的比比皆是。

有一種打轉(zhuǎn)理論在支持著變焦鏡頭優(yōu)于

定焦鏡頭的觀點(diǎn)：理論測試的結(jié)果在實(shí)際拍

攝中很難達(dá)到，所以定焦鏡頭的優(yōu)勢未必能

夠充分發(fā)揮，其最后等同于變焦鏡頭。

這種理論忒沒道理，假如定焦的是98分,

變焦是95分，如果在實(shí)際拍攝中，定焦只

發(fā)揮了50%的優(yōu)勢，那么對于同一個使用者

而言，他用變焦同樣也只能發(fā)揮50%,定焦

依然優(yōu)于變焦。不是嗎？

當(dāng)然也有人說：變焦已經(jīng)滿足了俺的要

求。這樣的話就不要出現(xiàn)在變焦vs定焦的

爭執(zhí)中，自己不求解放別人也無法救牘你不

是？

總之，俺的看法是：目前的變焦鏡頭的整

體光學(xué)素質(zhì)最多只能接近定焦鏡頭，想超

過？沒門！

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光學(xué)基礎(chǔ)知識：白光、顏色混合、RGB、色彩空間

作者：色影無忌老西

發(fā)表時間:2005.4.6

1665年，牛頓(IsaacNewton)進(jìn)行了太陽光實(shí)驗(yàn)，讓太陽

光通過窗板的小圓孔照射在玻璃三角棱鏡上，光束在棱鏡中

折射后，擴(kuò)散為一個連續(xù)的彩虹顏色帶，牛頓稱之為光譜，

表示連續(xù)的可見光譜。而可見光譜只是所有電磁波譜中的一

小部分。

700nm600nm500nm400nm

可見光諳

牛頓認(rèn)為白光（太陽光）使復(fù)雜的，由無數(shù)種不同的光線混

合，各種光線在玻璃中受到不同程度的折射。棱鏡沒有改變

白光而只是將它分解為簡單的組成部分，把這些組成部分混

合，能夠重新恢復(fù)原來的白色。利用第二塊棱鏡可以將擴(kuò)散

的光再次合成為白光。

在重新合成之前，通過屏蔽部分光譜，可以產(chǎn)生各種顏色。

Young在1802年的實(shí)驗(yàn)表明：如果在紅、綠、藍(lán)區(qū)域選擇部

分光譜，這三者適當(dāng)?shù)幕旌峡梢栽佻F(xiàn)白光。

后來，Helmholtz成功地定量分析了這種現(xiàn)象?；旌衔镏?/p>

紅、綠、藍(lán)比例的變化可以產(chǎn)生多種顏色，幾乎可以產(chǎn)生任

何顏色，紅色、綠色、藍(lán)色三者等量的混合可以再現(xiàn)白色。

所以：紅、綠、藍(lán)這三種顏色就稱為“三原色”(RGB)。

紅、綠、藍(lán)光的混合結(jié)果喑示了人眼也擁有三種顏色的靈

敏讀，分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)。這種三靈敏度理論稱之為

Young-Helmholtz顏色視覺理論。它可以對三原色合成顏色

作出非常簡單的解釋。

三原色理論被廣泛應(yīng)用于各種涉及視覺的場合。

先介紹幾個概念：

1、焦點(diǎn)(focus)

與光軸平行的光線射入凸透鏡時，理想的

鏡頭應(yīng)該是所有的光線聚集在一點(diǎn)后，再以

錐狀的擴(kuò)散開來，這個聚集所有光線的一

點(diǎn)，就叫做焦點(diǎn)。

平行光線

焦點(diǎn)

2、彌散圓(circleofconfusion)

在焦點(diǎn)前后，光線開始聚集和擴(kuò)散，點(diǎn)的

影象變成模糊的，形成一個擴(kuò)大的圓，這個

圓就叫做彌散圓。

在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，觀賞拍攝的影象是以某種方

式(比如投影、放大成照片等等)來觀察的，

人的肉眼所感受到的影象與放大倍率、投影

距離及觀看距離有很大的關(guān)系，如果彌散圓

的直徑小于人眼的鑒別能力，在一定范圍內(nèi)

實(shí)際影象產(chǎn)生的模糊是不能辨認(rèn)的。這個不

能辨認(rèn)的彌散圓就稱為容許彌散圓

(permissiblecircleofconfusion)o

不同的廠家、不同的膠片面積都有不同的

容許彌散圓直徑的數(shù)值定義。一般常用的

是：

24mmx6cmx4〃x

畫幅

36mm9cm5〃

彌散圓直0.0817m0.146

0.035mm

mmm

35mm照相鏡頭的容許彌散圓，大約是底片

對角線長度的1/10001/1500左右。前提是

畫面放大為5x7英寸的照片，觀察距離為

25?30cm。

3、景深(depthoffield)

在焦點(diǎn)前后各有一個容許彌散圓，這兩個

彌散圓之間的距離就叫景深，即：在被攝主

體(對焦點(diǎn))前后，其影像仍然有一段清晰范

圍的，就是景深。換言之，被攝體的前后縱

深，呈現(xiàn)在底片面的影象模糊度，都在容許

變化。對于固定焦距和拍攝距離，使用光圈

越小，景深越大。

彌散留直徑,對于1:

福而言,一般取1/3(

=0.033mm

景深范圍收縮光圖

焦點(diǎn)位置

后景深.前景深

示意圖2

以持照相機(jī)拍攝者為基準(zhǔn)，從焦點(diǎn)到近處

容許彌散圓的的距離叫前景深，從焦點(diǎn)到遠(yuǎn)

方容許彌散圓的距離叫后景深。

4、景深的計(jì)算

下面是景深的計(jì)算公式。其中：

5——容許彌散圓直徑

f——鏡頭焦距

F——鏡頭的拍攝光圈值

L——對焦距離

AL1——前景深

\L2后景深

AL——景深

F5L2

前景深

f2+

F6L

F6L2

后景深

AL2=——

——(2)

f2-

F6L

2f2F8L2

景

深A(yù)L2+____________

ALAL2=

f4-F262L2

從公式（1）和（2）可以看出，后景深>前

景深。

由景深計(jì)算公式可以看出，景深與鏡頭使

用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對像質(zhì)的

要求（表現(xiàn)為對容許彌散圓的大?。┯嘘P(guān)。這

些主要因素對景深的影響如下（假定其他的

條件都不改變）：

（1）、鏡頭光圈：

光圈越大，景深越??；光圈越小，景深越

大；

(2)、鏡頭焦距

鏡頭焦距越長，景深越?。唤咕嘣蕉?，景

深越大；

(3)、拍攝距離

距離越遠(yuǎn)，景深越大；距離越近，景深越

小。

球面像差(sphericalaberration)是由于

透鏡表面是球面而引起的。由光軸上同一物

點(diǎn)發(fā)出的光線，通過鏡頭后，在像場空間上

不同的點(diǎn)會聚，從而發(fā)生了結(jié)像位置的移

動。

對于全部采用球面鏡片的鏡頭而言，這是

一種無可避免的像差。它的產(chǎn)生是由于離軸

距離不同的光線在鏡片表面形成的入射角

不同而造成的。

當(dāng)平行的光線由鏡面的邊緣（遠(yuǎn)軸光線）

通過時，它的焦點(diǎn)位置比較靠近鏡片；而由

鏡片的中央通過的光線（近軸光線），它的焦

點(diǎn)位置則比較遠(yuǎn)離鏡片（這種沿著光軸的焦

點(diǎn)錯間開的量，稱為縱向球面像差）。

由于這種像差的緣故，就會在通過鏡頭中

心部分的近軸光線所結(jié)成的影像周圍，形成

由通過鏡頭邊緣部分的光線所產(chǎn)生的光斑

（Halo,光暈），使人感到所形成的影象變成

模糊不清，畫面整體好象蒙上一層紗似的，

變成缺少鮮銳度的灰蒙蒙的影像。這個光斑

的半徑稱為橫向球面像差。

球面像差在鏡頭光圈全開或者接近全開

的時候表現(xiàn)最為明顯，口徑愈大的鏡頭，這

種傾向愈明顯。

在鏡頭使用上，通過縮小光圈可適當(dāng)消除

球面像差。

但是需要注意的是：如果像差過大，通過

縮小光圈消除像差是，可能會引起聚焦平面

（就是焦點(diǎn)）的移動。

對于球面鏡片的球面像差進(jìn)行矯正，是件

非常困難的事情。通常是以某一個入射距

（從光軸起算的距離）的光線為基準(zhǔn)，然后使

用凸、凹兩枚鏡片加以適當(dāng)?shù)慕M合來完成。

但是，只要使用球面鏡片，某種程度的球面

像差就無法獲得很大的改善。

要想徹底消除大口徑鏡頭全開狀態(tài)的球

面像差，除了采用非球面鏡片（Aspherical

Lens）之外,別無他法。

非球面鏡片的作用就是通過修改鏡片表

面的曲率，讓近軸光線與遠(yuǎn)軸光線所形成的

焦點(diǎn)位置重合。

目前主要有三種制造非球面鏡片的方法:

1、研磨非球面鏡片：在整塊玻璃上直接

研磨，這種制造工藝成本相對較高；

2、模壓非球面鏡片：采用金屬鑄模技術(shù)

將融化的光學(xué)玻璃/光學(xué)樹脂直接壓制而

成，這種制造工藝成本相對較低；

3、復(fù)合非球面鏡片：在研磨成球面的玻

璃鏡片表面上覆蓋一層特殊的光學(xué)樹脂，然

后將光學(xué)樹脂部分研磨成非球面。這種制造

工藝的成本界于上述兩種工藝之間。

由于光線進(jìn)入廣角鏡頭的入射角比較大,

所以球面像差的表現(xiàn)在廣角鏡頭尤為明顯。

所以在廣角鏡頭上采用非球面鏡片來消除

像差的有效方法。

口面是一些廣角鏡頭的鏡頭結(jié)構(gòu):

CanonEF24/1.4L

CanonEF14/2.8LUSMUSM

MinoltaAF35/1.4GNikonAF18/2.8D

Sigma14/2.8EXAsp14/2.8

通常的非球面鏡片是一面為非球面，另外

一面是球面。近年來出現(xiàn)了雙面非球面鏡

片，采用這樣的鏡片，可以使鏡頭的鏡片數(shù)

減少許多，也可以得到更大倍率的變焦鏡

頭。

APO鏡頭

超長焦鏡頭中，APO鏡頭幾乎是高檔鏡頭的

代名詞。APO,是英文Apochromatic的縮寫,

意為“復(fù)消色差的"。所謂螢石鏡片、AD玻

璃、UD玻璃、ED玻璃，說到底，都是為了

實(shí)現(xiàn)AP0技術(shù)所用的特殊光學(xué)材料。復(fù)消

色差鏡頭，是指能對多種色光（超過兩種）

消除色差的鏡頭。消色差鏡頭

(Achromatic)只能對兩種色光消色差。

色散：光學(xué)材料的折射率不但與材料本身

的物理性質(zhì)有關(guān)，還與光線的波長有關(guān)。同

一種光學(xué)材料，波長越短、折射率越高。具

體講，同一種光學(xué)玻璃，綠光比紅光折射率

高，而藍(lán)光比綠光折射率高。不同光學(xué)材料

往往有不同的色散。如果一種材料隨著波長

變化引起折射率變化很大，我們就說這種材

料是“高色散”的。反之，則稱為“低色

散”。一般用ne(材料對綠色的e光的折射

率)表示材料的折射率，用阿貝數(shù)ve=(ne-l)

/(nF-nc)表示材料的相對色散。阿貝數(shù)越

高，色散越小。式中，第二個字母是下標(biāo)，

表示夫朗和費(fèi)對應(yīng)譜線的波長。F是紅光，e

是綠光，c是藍(lán)光。每一條夫朗和費(fèi)譜線都

有固定不變的波長，因而成了光學(xué)設(shè)計(jì)中的

標(biāo)準(zhǔn)波長。

色差：從幾何光學(xué)原理講，鏡頭等效于一

個單片凸透鏡。凸透鏡的焦距，與鏡面兩邊

曲率和玻璃的折射率有關(guān)。如果鏡片形狀固

定，那就只與制造鏡片材料的折射率有關(guān)

了！由于光學(xué)材料都有色散，因此，同一個

鏡片，對于紅光來說，焦距略微長一點(diǎn)；對

于藍(lán)光來說，焦距略為短一點(diǎn)。這就叫做

“色差”。

有了色差的鏡頭，具體講有這么幾個缺點(diǎn)：

1.由于不同色光焦距不同，物點(diǎn)不能很

好的聚焦成一個完美的像點(diǎn)，所以成像模

糊；

2.同樣，由于不同色光焦距不同，所以

放大率不同，畫面邊緣部分明暗交界處會有

彩虹的邊緣。

消色差：利用不同折射率、不同色差的玻

璃組合，可以消除色差。例如，利用低折射

率、低色散玻璃做凸透鏡，利用高折射率、

高色散玻璃做凹透鏡，然后將兩者膠合在一

起。為了使兩者膠合后仍然等效于一個凸透

鏡，前者（凸透鏡）屈光度要大一些，后者

（凹透鏡）屈光度要小一些。我們分析這樣

的雙膠合鏡對不同波長光線的作用：對于較

長波長的光線，由于凹透鏡材料色散大、也

就是折射率隨著波長變化大，所以折射率比

中間波長較小，凸透鏡起的作用大，雙膠合

鏡長波端焦距偏長。對于較長波短的光線，

由于凹透鏡色散大、也就是折射率隨著波長

變化大，所以折射率較大，凹透鏡起的發(fā)散

作用大，雙膠合鏡短波端焦距也偏長。最后

的結(jié)論是：這樣的雙膠合鏡中間波長焦距較

短、長波和短波光線焦距較長。很明顯，中

間波長是一個谷，它的周圍焦距變化小多

了！設(shè)計(jì)時合理的選擇鏡片球面曲率、雙膠

合鏡的材料，可以使藍(lán)光、紅光焦距恰好相

等，這就基本消除了色差。剩余色差對于廣

角到中焦鏡頭來說，已經(jīng)很小了，因此，也

就滿足了鏡頭消色差的要求。

二級光譜：未消色差的鏡頭隨著光線波長

增加，焦距單調(diào)上升，色差很大。而消色差

鏡頭焦距隨波長先減小后增加，色差很小。

消色差鏡頭的剩余色差就叫做“二級光

譜”！二級光譜引起的不同色光焦距變化

不可能小于焦距的千分之二，也就是說，鏡

頭焦距越長，消色差越不能滿足要求。對鏡

頭質(zhì)量要求較高時，超長焦消色差鏡頭的二

級光譜已經(jīng)不可忽視！為了進(jìn)一步消除二級

光譜對鏡頭質(zhì)量的影響，引進(jìn)了復(fù)消色差技

術(shù)。

復(fù)消色差：可以想象，如果某種材料隨波

長變化折射率的數(shù)值可以任意控制，那么我

們一定能夠設(shè)計(jì)出色差處處完全補(bǔ)償、因而

完全沒有色差的鏡頭！可惜，材料的色散是

不能任意控制的，而且可用的光學(xué)材料也就

那么有限的若干種！我們退一步設(shè)想，如果

能夠?qū)⒖梢姽獠ǘ畏譃樗{(lán)-綠、綠-紅兩個區(qū)

間，而這兩個區(qū)間能夠分別施用消色差技

術(shù)，二級光譜就能夠基本消除！但是，不幸

的是，經(jīng)過計(jì)算證明：如果對綠光與紅光消

色差，那么藍(lán)光色差就會變得很大；如果對

藍(lán)光與綠光消色差，那么紅光色差就會變得

很大！看起來似乎走進(jìn)了一個死胡同，頑固

的二級光譜好像沒有辦法消除！

幸好理論計(jì)算為復(fù)消色差找到了途徑。人

們發(fā)現(xiàn)，如果制造凸透鏡的低折射率材料藍(lán)

光對綠光的部分相對色差恰好與制造凹透

鏡的高折射率材料的部分相對色差相同，那

么實(shí)現(xiàn)藍(lán)光與紅光的消色差之后，綠光的色

差恰好消除！這個理論指出了實(shí)現(xiàn)復(fù)消色差

的正確途徑，就是尋找一種特殊的光學(xué)材

料，它的藍(lán)光對紅光的相對色散應(yīng)當(dāng)很低、

而藍(lán)光對綠光的部分相對色散應(yīng)當(dāng)很高且

與某種高色散材料相同！螢石就是這樣一種

特殊材料，它的色散非常低(阿貝數(shù)高達(dá)

95.3),而部分相對色散與許多光學(xué)玻璃接

近！熒石(即氟化鈣，分子式CaF2)折射

率比較低(ND=1.4339),微溶于水

(0.0016g/100g水)，可加工性與化學(xué)穩(wěn)定

性較差，但是由于它優(yōu)異的消色差性能，使

它成為一種珍貴的光學(xué)材料！自然界能用于

光學(xué)材料的純凈大塊螢石非常少，因而螢石

最早僅用于顯微鏡中。顯微鏡物鏡雖然焦距

很短，但由于像距很大、分辨率要求很高，

二級光譜仍是個頭痛問題。自從螢石人工結(jié)

晶工藝實(shí)現(xiàn)以后，高級超長焦鏡頭中螢石幾

乎是不可或缺的材料，螢石鏡片幾乎成為高

檔鏡頭的代名詞！由于螢石價格昂貴、加

工困難，各光學(xué)公司一直不遺余力的尋找螢

石的代用品。氟冕玻璃就是其中一種。各公

司所謂AD玻璃、ED玻璃、UD玻璃，往往就

是這一類代用品。

很明顯，由于復(fù)消色差材料價格昂貴、加

工困難，成本非常高，所以只能用在高檔鏡

頭上。相應(yīng)的，這些鏡頭其它方面的設(shè)計(jì)也

一定與其價格匹配，都是精益求精的。但是,

如果有價格相對低廉的復(fù)消色差材料，即使

性能差一些，也使它們能夠用在中檔鏡頭

上，改善這些鏡頭的性能。但是，至少就么

目前而言，中檔鏡頭是不可能使用螢石做消

色差材料的！

低色散玻璃：低色散玻璃產(chǎn)生的色差很

小、因而消色差之后剩余色差也比較小，對

鏡頭質(zhì)量改善非常有益。同時，近些年來，

一系列高折射率低色散玻璃（主要是錮系稀

土玻璃）的采用，鏡頭質(zhì)量進(jìn)一步提高。高

折射率玻璃實(shí)現(xiàn)同樣的屈光度鏡片球面曲

率較小，因而帶來的各種像差尤其是球面像

差減小，使得鏡頭體積減小、結(jié)構(gòu)簡化、質(zhì)

量提高。但是，它畢竟不能實(shí)現(xiàn)復(fù)消色差，

無法消除二級光譜，不能與APO技術(shù)相提并

論。

照相機(jī)：光圈自動收縮和景深預(yù)測機(jī)構(gòu)

現(xiàn)代單反機(jī)均采用全開光圈式的取景

系統(tǒng)，以便使取景器的影像明亮，并縮短景

深，從而有利于提高對焦精度。這類照相機(jī)

均有光圈自動收縮機(jī)構(gòu)。

其工作原理是在按下快門釋放鈕時，光

圈自動收縮機(jī)構(gòu)先通過某種方式令鏡頭上

的光圈自動收縮至預(yù)選的光圈值處，然后快

門才開始打開，進(jìn)行曝光。曝光完畢后，再

使光圈重新全開大。

自動對焦單反機(jī)的光圈收縮均由一只

微型馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)。該馬達(dá)一般是裝在機(jī)身

上，通過一支撥桿來收縮鏡頭上的光圈。也

有將馬達(dá)裝在鏡頭內(nèi)的，如CanonEOS系列

照相機(jī)，此時機(jī)身向鏡頭傳送收縮光圈命令

和電源動力，然后由鏡頭內(nèi)的光圈收縮馬達(dá)

來完成工作。

由于采用了全開光圈式取景系統(tǒng)，也會

引起另一個問題，即取景時所看到的景深未

必就是實(shí)際曝光時的景深。如使用50/1.7

的鏡頭取景時所看到的是f/L7的景深，在

曝光時，光圈系數(shù)不一定是f/L7而是其他

的值。

景深預(yù)測（又稱景深預(yù)視）機(jī)構(gòu)就是為

解決這一問題而設(shè)計(jì)的，它由按鈕和一些機(jī)

械連桿組成。在正式曝光之前，按住該按鈕,

機(jī)械連桿就會將光圈收縮到鏡頭上所設(shè)置

的光圈值處（即實(shí)際曝光的光圈），拍攝者

從取景器中就可以直接看到實(shí)際的景深，如

不合適，可改變光圈設(shè)定。這是一個很有用

的機(jī)構(gòu)，使攝影者能完全準(zhǔn)確地控制景深。

但要注意，在進(jìn)行景深預(yù)測時，由于光圈收

縮，到達(dá)取景器的光線必然要少些，所以取

景器變暗了。

這類機(jī)械式景深預(yù)測機(jī)構(gòu)有一個不足

之處，即在P程序自動曝光或Tv快門優(yōu)先

自動曝光方式下，由于要求鏡頭上的光圈調(diào)

節(jié)環(huán)放在特定的位置（一般為最小光圈處），

此時所預(yù)測的景深實(shí)際上是最小光圈的景

深，而非實(shí)際曝光的景深，所以在拍攝時要

注意這一點(diǎn)，否則會導(dǎo)致拍攝失敗。

電子式景深預(yù)測機(jī)構(gòu)能完美地解決這

一不足。電子式景深預(yù)測機(jī)構(gòu)最早見于

MinoltaQ9000單反機(jī)上，它無論在什么曝

光方式下，均能將光圈收縮至所設(shè)定的光圈

值處。并不是每架單反機(jī)上都有景深預(yù)測機(jī)

構(gòu)，該機(jī)構(gòu)一般見于專業(yè)型或高檔照相機(jī)

上。

MinoltaDynax7xi首創(chuàng)了一■種類似于

景深預(yù)測的圖形顯示方法。當(dāng)改變鏡頭光圈

時，對焦屏上會顯示出大致的景深指示，即

〃景深標(biāo)尺〃。它實(shí)際上是根據(jù)鏡頭焦距、光

圈值和焦點(diǎn)距離直接計(jì)算而得出來的指示，

是景深的一種粗略的圖示方法，是鏡頭上景

深刻度方法的延伸。雖然不如前面所講的景

深預(yù)測那么直觀，但對攝影者在選擇光圈上

有一定的指導(dǎo)意義，向景深預(yù)測圖解化邁出

了第一步。

CanonEOS5還首創(chuàng)了在對焦屏上利用

人眼來實(shí)現(xiàn)景深預(yù)測，以眼代手。只要拍攝

者在自動對焦完成6s鐘后，眼睛盯住在對

焦屏的左上角的一個類似于對焦點(diǎn)的符號，

相機(jī)就會自動收縮鏡頭光圈至設(shè)定的光圈

值處。

快門結(jié)構(gòu)

快門的類型有多種，我們這里只談AF

單反機(jī)上常見的電子控制縱走式焦點(diǎn)平面

簾幕快門（也就是人們常提到的鋼片快門，

由于現(xiàn)在的快門簾幕并不一定是用鋼片制

成的，所以稱縱走式焦點(diǎn)平面快門更為合

理）。

焦點(diǎn)平面簾幕快門位于照相機(jī)焦點(diǎn)平

面前方，它的作用是在未曝光之前遮擋光

線，使膠片不見光；在曝光時控制膠片的有

效曝光時間?？扉T一般是裝在機(jī)身上的獨(dú)立

部件，便于裝配和維修?？v走式焦點(diǎn)平面快

門的制作材料有鋼片和鋁合金，也有采用塑

料及合金復(fù)合式材料?？扉T由兩層簾幕、電

磁釋放裝置和減震裝置組成，兩層簾幕分別

稱為第一簾幕（或前簾）和第二簾幕（或后

簾）。

每一層簾幕由數(shù)片（一般為4至6片）非

常平直的小薄片相疊而成。這些小薄片在杠

桿的控制下，即可以迅速展開，又可以彼此

靈活地重疊在一起。展開之后，其相鄰的小

薄片之間始終仍有一部分彼此相重疊，因此

相鄰部位始終不會漏光。

在未曝光之前，只有第一簾幕展開，擋

住未曝光的膠片；而第二簾幕則是重疊收

縮，位于膠卷片窗的底部.（在手動卷片的單

反機(jī)中，未上快門之前是兩層簾幕都擋住未

曝光的膠卷；進(jìn)片及上快門之后，才是一層

簾幕擋住膠卷）。曝光時，第一簾幕向上收

縮，使膠片暴露在成像光線下進(jìn)行曝光。當(dāng)

設(shè)定的快門速度低于最高閃光燈同步速度

時，在第一簾幕完全收縮到頭后，第二簾幕

經(jīng)過一定時間的延遲后（延遲時間視快門速

度大小而定）才開始展開。當(dāng)設(shè)定的快門速

度高于最高閃光燈同步速度時，在第一簾幕

未收縮到頭時，第二簾幕就開始展開，兩片

簾幕之間形成了一條寬度小于24mm的裂縫

（35mm照相機(jī)的膠卷規(guī)格為36X24mm）,該

裂縫以一定的縱走速度掃過膠卷平面，使膠

卷曝光。曝光結(jié)束時，第一簾幕完全疊合在

片窗上方，第二簾幕完全展開，將片窗遮嚴(yán)。

在進(jìn)片過程中，第一簾幕展開后，第二簾幕

再收縮，為下一次曝光做好了準(zhǔn)備。

圖2-25縱走式

快門

實(shí)際上這條裂縫的行走速度低于所設(shè)

定的快門速度，但膠卷平面上每一點(diǎn)的曝光

時間卻正好是快門速度所對應(yīng)的時間，所以

從理論上分析，每一張底片所記錄的景物不

是同時曝光的，而是分先后的，但這種差別

太小了，以至于在日常攝影中可忽略不計(jì)。

但在高速攝影中，這種差別會造成畫面畸

變。

調(diào)節(jié)快門速度實(shí)際上是調(diào)節(jié)兩塊簾幕

之間的縫隙的寬度。有些人認(rèn)為調(diào)節(jié)快門速

度是調(diào)節(jié)快門簾幕的行走速度，這是不正確

的，在快門動作時，簾幕的行走速度是不變

的（如NikonF4和CanonEOS-1的簾幕行走

速度為2.7m/s）o

目前最高的快門速度是1/12000S,而

最高閃光燈同步速度是l/300s（除了采用頻

閃實(shí)現(xiàn)的高速同步外）。這一切都要?dú)w功于

用輕型材料來制造快門和電子技術(shù)的發(fā)展。

快門的釋放裝置為電磁式的，由電磁離

合器控制。在快門釋放前，電磁離合器處于

釋放狀態(tài)，當(dāng)操作者按下快門釋放鈕時，電

磁離合器通電，將快門簾幕吸起，開啟快門

簾幕。減震裝置的作用是消除快門簾幕收縮

和展開所引起的震動。

圖2-261/12000秒快門拍攝效果

特別值得一提的是NikonF4的快門，

它與一般單反機(jī)上的單層簾幕不同，它第一

簾幕和第二簾幕均采用雙層設(shè)計(jì)，所以對光

線的密封性能特別好。在反光鏡上鎖時，光

線不能從薄片之間的縫隙透過去到達(dá)膠片。

在正常的設(shè)置快門速度方式中，一旦設(shè)

定快門速度后，在曝光過程中的曝光時間就

已經(jīng)固定下來。而在〃B〃(Bulb)和〃T〃(Timer)

門方式中，拍攝者可自由地決定曝光時間。

〃B〃門的工作過程是：按下快門釋放

鈕，快門簾幕打開，松掉釋放鈕，就關(guān)閉快

門簾幕；

而〃廠門則是第一次按下快門釋放鈕，

快門簾幕開啟，然后可松開手，第二次按下

快門釋放鈕時，快門簾幕才關(guān)閉。這兩種方

式特別適合于長時間曝光的場合(如夜景)。

目前絕大多數(shù)AF單反機(jī)和部分AF袖珍

相機(jī)都配備有〃B〃門方式，而〃T〃門方式則比

較少見。還有一種自動定時方式，拍攝者設(shè)

定曝光時間，然后由相機(jī)自動關(guān)閉快門簾

幕，與慢速快門類似，但特點(diǎn)是曝光時間較

長，一般可達(dá)一小時以上。

另外有一點(diǎn)要提醒的是：相機(jī)上表示的

快門速度為典型值(或稱名義值)，而不一定

是曝光時的真實(shí)值。由于制造上的原因，實(shí)

際的快門速度與典型值還是有一定誤差的。

比如說，l/500s的快門速度，在NikonF3

上為1/531S,而在MinoltaX-700上則為

1/462秒。下表為CanonEOSRT快門的實(shí)測

值（引自《日本相機(jī)》1989年12月號

p.291?299,EOSRT測試報告）：

表示值基準(zhǔn)值實(shí)測值相對誤差值

30s3231.80.625

15s1615.90.625

8s87.940.75

4s43.970.75

2s21.990.5

Is10.991

l/2s1/21/2.020.99

l/4s1/41/4.030.744

l/8s1/81/8.060.744

l/15s1/161/16.10.621

l/30s1/321/32.41.235

l/60s1/641/65.31.991

l/125s1/1281/1301.538

l/250s1/2561/262.42.29

l/500s1/5121/537.64.656

1/lOOOs1/10241/117612.925

l/2000s1/20481/270224.2

注：相對誤差值的單位為百分?jǐn)?shù)，計(jì)算

公式為

實(shí)際值-設(shè)計(jì)值

相對誤差=----------------X100%

設(shè)計(jì)值

由于現(xiàn)代AF單反機(jī)都是采用電子振蕩

電路來作為快門的定時和采用微機(jī)來控制，

所以相機(jī)生產(chǎn)廠對快門速度都是按2的幕級

數(shù)來設(shè)計(jì)的。從上表可看出，30s是按2的

5次塞設(shè)計(jì)，而1/2000S則是按2