最初谁也没有想到,这个小玻璃片将改变整个人类的视野。

和其它动物相比,我们人类的视觉没有任何优势,和周围的宠物、动物甚至昆虫相比,人类的眼睛实在很糟糕,我们既不能在黑暗中观看,也无法看清遥远的地方细节,到了一定年龄,人类视力还会严重下降。

但是人类发明了镜头,利用镜头,人类的视野被大大拓宽了,远远超过了其他物种,利用镜头能看到数亿光年以外的星系,也可以看到分子结构中的微观世界。

在超级电子显微镜下观察到的细胞和硅藻,人类第一次看到了那个小宇宙。
相机的镜头不仅仅是技术的结晶,也是艺术的结晶,它不仅仅帮助我们看到视野中的事物,还帮助我们看到心灵中的世界。
很多摄影的新手,在摄影中会获得很多关于相机的知识,但是不久就会发现,相机仅仅是一个记录体,但真正将光学图像呈现在相机上的,是镜头。镜头就是相机的眼睛,我们人类的眼睛也是镜头,而相机镜头的原理正是模仿我们的眼睛来发展的。镜头的出现为相机的表现提供了非常丰富的空间。
镜头前世今生

没人知道镜头诞生的确切时间,古埃及和美索不达米亚人都使用过透镜,这是在古希腊和印度先哲们的光学理论以及古希腊罗马时代的几何光学发展起来的,中世纪的伊斯兰世界对光学进步,特别是对物理和生理的光学做出了巨大贡献,而中世纪欧洲开始发展的衍射光学奠定了今天古典光学的基础。

早期的透镜镜片利用抛光的水晶和石英制作,公元前700年亚述人就有了镜片,埃及和希腊以及巴比伦都有过类似的镜片,古希腊罗马利用注水的玻璃球体制作镜片,在中世纪时期,玻璃镜片还没有被发明出来。光在古代文明中非常重要,不仅仅是能源的象征,也是灵魂和神的象征,光和对光的操作与收集代表着最先进和神圣的力量与技术,因此在古埃及人雕像的眼睛里,玻璃用来制作镜片了,它是不是真的达到镜片质量还难说,但是显然在解刨学上是正确的。到公元后1000年左右,一个阿拉伯的物理学家Haitam才从理论上第一个正确计算出光线折射的透镜原理并解释了眼睛的功能。

早期镜头基本上都是单片凸镜,但是这种镜头有严重缺陷,它不能在一个比较大面积的平面上克服光学畸变和严重的纵向色差,因此这样简单的镜头很难聚焦出清晰的图像。

相机镜头的设计源于娱乐的推动。透镜的历史远比相机的历史要悠久,早期的相机原型是辅助绘画的工具,在暗箱前方安装镜片,将景物投射在按箱的箱壁上,由此协助画家来进行画稿的起草和画面的观察。这样的设备已经有上百年的历史了,最终它启发了相机的发明。

在相机镜头一百多年的时间里,经过市场和技术选择,最后只有6种光学设计形成今天的主流镜头。这六种光学设计分别是Petzval人像镜头、快速直线镜头、双高斯镜头、库克三片镜头,望远镜头、反望远(后对焦)镜头。

镜头设计上有着多样分支,因为功能不同,镜头也不同,即使在今天镜头也是按照不同的物理定律、工艺和使用需要、重量、成本等要求来设计的,有些用于天文,有些用于医学,有些用于军事,镜头在摄影领域呈现非常多样化。

就是这个装置,成了相机的前身。

除了最简单的相机,镜头都是由一组镜片构成的,每一个镜片都用于将光线的路径尽可能准确地投射在后面的胶片或是CCD数字传感器上。镜头设计原则就是最小化畸变同时利用最少的镜片。它由外围结构,金属或是塑料,内部支撑,镜片,驱动马达和电路构成。
镜片组:都是由质量好的萤石和玻璃镀膜镜片组构成。有时候高级塑料也是很好的材料。
光圈:决定光孔大小的部件。
防抖原件:今天的镜头里还有防抖稳定器,提高镜头画面的防抖能力。
镜头驱动马达:负责让镜头进行自动对焦。
变焦环:变焦镜头的变焦环用于改变焦距,对画面内容进行选择和裁切。定焦镜头由于焦距固定,无法进行变焦距.。
对焦环:旋转对焦环时,内部的镜片将移动,可实现对焦,手动对焦也如此进行。对焦环的位置因镜头种类不同而异,可能位于镜头的前部或者后部。
接圈:和相机相接的部分。使用坚硬金属制成,有卡口可以固定在相机上。可以在对焦时进行手动调整焦点,也可以进行自动焦点校正。
同时这个结构要放水滴和防尘。在动力驱动下,镜片移动,形成对焦和变焦。
遮光罩:避免阳光直接照射镜头表面形成眩光。
最后,镜头和相机结合在一起,才能进行成像的记录。镜头提供画面内容,相机是记录画面的工具,相机机身和镜头共同构成相机。
 
 
 
镜头成像原理
理解相机镜头成像原理,可以帮助你创造性地使用镜头。 构成镜头的成像部件的有透镜,透镜分两面球面或是单面球面的透镜,并有凹透镜和凸透镜两种。
凹透镜散光,凸透镜聚光。在光线穿过透镜的时候,这两种透镜的组合可以控制光线的方向和范围。
聚焦过程,凸透镜形成的光线交叉点就是焦点。 凹透镜不能汇聚光线在平面上成像,但是和凸透镜组合可以增加焦距。
通过调整镜片,来调整视野,聚集焦点。光线交叉位置就是焦点位置。
大光圈,景深浅,清晰范围窄
小光圈,景深厚,清晰范围宽
控制焦点和景深
当光线穿过镜头,镜头对光线进行收集,对焦,快门控制光孔,并控制成像区域的焦点范围,这些都是镜头在拍摄一张照片的时候完成的工作。这些动作有的是自动的,例如对焦,相机可以根据需要选择的对焦点,驱动对焦马达,来选择焦点。然后决定拍摄的时机。
改变视野
不同的镜头提供摄影师不同的视野。定焦镜头,提供固定的视野,变焦镜头提供变化的视野。这样镜头就有了在广角和长焦之间的变化区域,镜头变焦的本质就是摄影师对拍摄对象的选择。
镜头的种类介绍
每种镜头都有自身的特征,不同特征的镜头拍摄不同类型的题材。
从用途上分,可以有超广角镜头、广角镜头、标准镜头、中长焦镜头、远摄镜头、微距镜头、移轴镜头、鱼眼镜头、增距镜。
从变焦性能上可以分为定焦镜头和变焦镜头。
从镜头定位可分为:APS画幅、全画幅、4/3系统、120、中画幅、大画幅等。
广角镜头

广角镜头功能强大,其夸张的景深和显得很宽阔的视野引人注目,然而,驾驭广角镜头也是一件困难的事情。 35毫米以下的镜头都可以被称作所谓的广角镜头。这样的镜头至少可以获得大于55度的视角,照片的整个视野非常宽阔。还有超广角镜头的说法,虽然定义起来有点困难,但是多数人都同意,至少在20-24mm这个范围以下的镜头,都可以称作超广角镜头了。紧凑型的小型数字相机上,都包括广角端,一般的来说就是镜头拉到最宽广的时候,标志有时候是三颗树,但是超广角镜头,在便宜的小型相机上一般是没有的。广角镜头不管他的概念是定义的,其核心就是焦距越短,视角越广。

使用广角镜头的一个普遍误解就是当你无法远离你拍摄的对象的时候,但依旧想拍摄全部内容,但是如果真是这样的思路就错了,实际上,广角镜头的使用正好相反,就是你可以靠近拍摄对象,这是是广角镜头独特的原因:图像视野开阔宽广,可以获得与拍摄物体之间最近的距离。看起来虽然没啥了不起,但是这些基本的特点却带来令人惊异的可能性。 因为广角镜头有一个很宽的视角,显得很独特,但到底为什么会这样?宽阔视角意味着相对同样大小的物体,在拍摄的时候,因为与镜头距离的远近不同,而拍摄对象的比例被夸大了。近大远小,这个在透视上的关系被异常夸大了。

尽管这两个柱形之间距离在两张图中一样,但是因为相对在画面中所占比例不同,广角下远处的物体在画面中的比例小得多。一个误解是广角镜头影响透视,严格来说这是不对的,透视仅仅与拍摄位置相 关,但是从实际使用上看,广角镜头经常可以让你靠近拍摄物体,这确实也影响了透视关系。

使用17mm镜头拍摄的风景

在拍摄中,特别是拍摄人的面部的时候,需要特别小心造成画面中的局部器官变形的问题,有时候使用这样的手法可以获得不错的戏剧性夸张效果,拍摄的时候,有意识为画面添加前景是个不错主意,否则缺乏前景的大场面照片也许会显得有些空旷枯燥。

将消失点对着画面中心仰望拍摄树林的时候,能够获得周围树木向核心倾倒的效果。实际上,树木之间有很宽的距离。而在拍摄建筑的时候,有意识靠近大门,这样拍摄的建筑就有一种高耸入云的幻觉了,当然同时也会有一种建筑往后面倒下的感觉。减少广角变形的方式就是将消失点放在画面正中央,这样结果当然有时候会有问题,例如地面会占一半,而建筑的上部无法入画。还有一个方式就是远离建筑本身,越远变形越小。最后一个方式就是使用软件进行校正,但是也是会因为裁切而造成画面损失。不幸的是,这些方法都有其缺陷,要不就是会损失局部画面,或是花钱购买昂贵的镜头。

长焦镜头
长焦头可以将远处的目标拉近,典型的中焦镜头,焦距在70mm左右,那么这以上都可以算是长焦头了,长焦镜甚至可达1000mm,有些小DC的长焦端仅仅是将镜头伸到最长,大约3到4倍,采用简单的数字变焦方式将图像局部放大而已。但不管怎样,焦距越长,放大倍数越大,远处的东西看的越清晰,这就是长焦头的优势所在。
长焦头可以安全地拍摄对象,无需靠近,但是缺点是长焦的视野小,通光量小,特别是变焦头,因为很多镜片,造成光在传输中减弱,因此需要更长的曝光时间。你也可以开大光圈,但是长焦头加上大光圈依旧能保证图像的清晰度就比较昂贵。
长焦对手持拍摄速度会产生明显影响,焦距越长,在远处产生的抖动越厉害,今天的长焦镜头一般都是配备了防抖功能,以减轻因为手持操作而发生模糊的现象。这个可以理解,如果你有激光笔,你可以自己试试看,对着自己的手拿稳,再试试看对着远处墙上的一个图钉,你会知道对着远处而不发生抖动是多么的难。

在长焦拍摄风景的时候,正是因为可以将宽景深物压缩在一个焦平面上,可以将平面距离上遥远的物体变成接近于一个空间呈现,因此可以在透视上修改了人类视觉的逻辑。于是,长焦风景利用不同的技术,将在公路上遥远的道路和眼前的道路合并在一起。利用这个手段,只要采用小光圈,在视野中虽然很远的全部景物都可以一起出现,并利用透视的功能,将近处的和远处的物体的比例产生错觉。在表现远处的云雾,山峰和森林等题材时,长焦镜头能体现更加巍峨的视觉效果。和广角镜头相比长焦镜头的景深更浅,但是这个功能为长焦镜头添加了十足的魅力。在摄影上,亮度和焦点构成有效的关注区域,在限定的距离内,焦点可以简化周围的干扰,使摄影师的关注点明确呈现出来。在长焦的景深范围内,摄影师有足够多的兴趣点在纵向上可以去扑捉,这些兴趣点之间的关系构成了画面的灵动,也成为摄影的风格,为摄影师提供了表达的内容。

同样的拍摄位置下,远处的山和近处的树枝距离大约15公里,大光圈下可以选择焦点而表达不同的重点。

幸运的是,长焦拍摄中焦点和构图的矛盾并不突出,因为你一般距离拍摄对象较远,无须调整和移动拍摄位置,就可以在不过于改变构图的前提下,重新锁定焦点或是调整焦距就能再次获得好的拍摄机会。相比之下,在非常近的距离内的微距镜头就没有那么幸运了。

长焦镜头具有更好的景深,这其实也是一个误解。长焦镜头本身并不具有更浅的景深,在同样的焦段上,长焦头和其他镜头的景深并没有什么差别。之所以有很多人喜欢用长焦头去拍摄背景虚化的效果,是因为长焦镜头在被使用的方式,人们使用长焦镜头比其他镜头更经常采用拉近的方式,这样造成的放大比率形成了更浅的景深。
变焦和定焦镜头
虽然镜头有很多种类,基本可以分为定焦镜头与变焦镜头两大类。变焦镜头是指可用一支镜头覆盖多种焦距的镜头,使用非常方便。只需一支镜头便可通过变换焦距,得到从广角到远摄的多种视角。可迅速方便地调整构图。微距镜头或超远摄镜头却多为定焦镜头,定焦镜头在减少透镜片数等方面具有很多优势。定焦镜头虽然镜头焦距固定,但由于其与变焦镜头的结构不同,因此最大光圈可以做得更大、更加明亮。与使用相同焦距变焦镜头拍摄的照片相比,背景虚化更为漂亮。
如果你使用定焦镜头,那么你是无法使用镜头对画面中的内容进行裁切的,或是直接通过接近目标方式完成。借助变焦镜头,摄影师可以改变焦距将目标放大,尽管无法改变和目标之间的实际距离。变焦镜头的主要优势是它更容易实现摄影师对目标的选择,有些动态内容比如新闻摄影和儿童摄影都是在目标快速变化和移动中,抓拍的时候,需要在对焦和选择构图的过程中完成拍摄,具有很大的灵活度。
微距镜头,走进微观世界
微距镜头为我们打开了一个全新的微观世界,用这个镜头,我们能在完全不同视野下观察我们日常生活的世界。尽管微距提供了我们观察事物的不同角度,但是也相对带来了拍摄的技术要求。因为细节在微距中是最重要的,因此微距镜头的锐度也是衡量镜头质量的一个重要指标。另外还有CCD的大小,景深和衍射都会影响照片的质量。
微距镜头拍摄的“小世界”。 镜头在能聚焦在拍摄物体上的距离越近,就越能获得比较大的图像。同时,即使是距离不变,微距拍摄的标志但是更大的放大倍数也能获得更大的图像。真正的微距镜头可以获得与实物一样大小的成像(1:1或是1x微距)严格来说,只有达到这个指标才算是真的微距镜头。但是,微距也在使用中和特写混淆,特写镜头经常指聚焦在物体上并被放大10倍以上的状态,在很多相机上,都有花型图案,代表微距拍摄。
注意,很多厂家在定义焦距的时候很混乱,有时候使用距离拍摄物体最近的聚焦距离,但是从镜头的什么位置算起非常不同,有时候是用镜头前方,有时候是用镜头的中心。要是最大放大率可以测量才能获得更加精确的计算数据。
使用全画幅传感器和非全幅会有所不同。使用全幅镜头在非全幅的CCD上,会显示拍摄物体更大,这是因为小的传感器对画面进行了裁切,而不是放大了图像。 真正放大图像,需要使用一种可以接近或是放大的光学配件。放大率越高,景深就越浅,在微距镜头或是特写镜头上,有时候景深只有几毫米,在获得了不错的焦外虚化效果的同时,也会有增大失焦的风险。
微距拍摄技巧
1、精准聚焦
拍摄微距照片聚焦要精确;因为微距照片清晰焦点范围很小,在拍摄奇妙的微距照片过程中,聚焦是重要环节。 一般自动对焦在微距的用途相当有限,可以切换为手动或是多点对焦。先接近拍摄主体,构图,然后再精确对焦。 如要拍摄昆虫等会动的东西,其难度相应较高。但若要使用手持,则需使用高速快门,在户外拍摄,注意风的问题。
2、使用定焦微距
定焦微距能获得最好的质量和放大倍率.
3、使用三脚架和云台
对于拍摄微距来说,我们必须在重量和便携性上做一个妥协。所以你能抗得动的最重的三脚架是最好的选择。使用三脚架时,尽量不要升高中柱,最好也不伸出最细的腿节,并且一定要确认所有的可活动部位都已完全锁死.
4、使用快门线和反光镜锁
按动快门的瞬间动作会使机身产生一定的位移,使用快门线可以避免一些按下动作的影响,如果机身没有反光镜锁或者快门线功能,可以使用自拍。
扩展你的视野,镜头配件
镜头有多种配件,这些配件有助于你拍摄的成功率.

镜头盖:
保持镜头表面的干净清洁,要使用镜头盖,在不拍摄的时候,镜头盖可以保持镜头干净.
遮光罩:
遮挡侧面干扰光源,减少光晕并增强相片色彩及饱和度,不同的镜头需要选择不一样的遮光罩,不然拍摄会有暗角.
UV镜:
UV镜能够滤除紫外线,对黑白和彩色底片均无不利的影像;
渐变镜:
对照片的作用则有渐进效果,滤镜的作用只在其中一边,另一边对照片没有影响。以用途分类的话,常见的渐变镜有灰色渐变镜、蓝色渐变镜、灰茶色渐变镜、橙色渐变镜等等;
减光镜:
减光镜也叫中灰密度镜、中性灰度镜或简称灰度镜、ND镜,其的作用主要是减少光量进入相机
镜头是主角,不同场景、需求,适用不同的镜头类型,但所有的镜头都是为拍摄者服务,找到自己所关注的体裁,选取合适的镜头,不是最贵的镜头就是最好的镜头,而是最适合表达你拍摄内容的镜头才是最好的镜头,随着摄影师的经验逐渐丰富,使用的镜头也会日趋精简,最终那个使用最顺手的镜头将为你带来最出色的作品。

图文提供:孙晓岭