2.1 镜头基本规格特性

使用数码单反相机拍摄不同题材时，拍摄对象通过镜头，投射在感光元件上成像。镜头最重要的技术数据是焦距与光圈。数码单反相机的镜头都是可更换的，焦距标注沿用传统的35mm胶片相机标准。

2.1.1 光学焦距、镜头焦距与成像的关系

焦距是指平行光线穿过镜片后，所汇集的焦点至镜片（镜头的光学中心）间的距离。焦距是镜头最重要的参数之一，不仅决定着拍摄的视场角大小，同时还是影响景深、画面的透视以及物体成像尺寸的因素。

相机拍摄时景物的成像位置会位于光学焦距的1倍焦距与2倍焦距之间，这个成像位置也是数码单反相机感光元件所在的位置，即焦平面位置，数码单反相机上都有标注。如果最终成像位置偏离了焦平面（感光元件CMOS的位置），则拍摄的照片就是虚的；反之，则是清晰的。调整相机使拍摄对象清晰成像的过程，就是对焦过程。

定焦镜头的焦距采用单一数值表示，如50mm定焦镜头等；变焦镜头分别标记焦距范围两端的数值，如70-200mm镜头等。焦距的单位为毫米（mm）。

根据用途的不同，单反相机镜头的焦距涵盖的范围极广，短到几毫米的鱼眼镜头，长至数千毫米的超长焦远摄镜头，各自有着不同的用途，摄影师可以根据自己的实际需要来选择。

2.1.2 最大光圈

最大光圈表示镜头透过光线的最大能力，也是镜头重要的性能指标。定焦镜头采用单一数值表示；变焦镜头中，恒定光圈镜头（焦距变化而最大光圈保持不变）采用单一数值表示；浮动光圈镜头（光圈值随焦距变化而变化），广角端与远摄端的最大光圈以焦距范围两端的数值标记。光圈没有单位，一般写作“f/（光圈值）”或“1∶（光圈值）”。

根据焦距不同，定焦镜头的最大光圈一般在f/1.4～f/2.8（定焦镜头的最大光圈可以做到f/1.0甚至f/0.9）；变焦镜头中，恒定光圈f/2.8的属于专业级别的高档镜头，而浮动光圈f/3.5（或更小）-5.6（或更小）类型的多为普及型镜头。

2.1.3 镜头的像差

在光学系统中，由透镜材料的特性、折射或反射表面的几何形状引起实际成像与理想成像的偏差称像差。像差是不可能完全消除的，不过镜头厂家通过光学系统的优化设计、制造工艺的改进以及新材料新技术的运用，可以尽量将其降低。

镜头的常见像差有如下几种。

（1）球面像差：通常表现在广角与超广角镜头中，可以采用非球面镜片来消除；高档镜头使用光学玻璃切削方法制造的非球面镜片，成本较高；普及型的镜头多采用模铸制造的树脂非球面镜片。

（2）彗形像差：通过收缩光圈可以部分弥补。

（3）像散：多在长焦镜头中出现，可以通过使用萤石、ED等低色散镜片或APO（复消色差）设计进行改善。

（4）像场弯曲：微距镜头由于其特殊的用途，对于像场弯曲普遍能做到很好的抑制；其他类型的镜头可以通过收缩光圈来弥补。

（5）畸变：通常在变焦镜头的焦段两端（特别是广角端）表现得比较明显，设计优秀的镜头在畸变抑制上会做得较好。在拍摄商品或建筑物时，畸变的影响不可忽视，由于镜头的畸变在边角表现得更明显，因此拍摄时可以让主体尽量占据画面中心部分，后期通过剪裁（牺牲部分像素）的方法使其得到改善。有些畸变后期通过图像处理软件也可以得到一定程度的校正。

评价镜头光学素质的指标包括解像力（细节刻划能力）、色彩还原（再现真实色彩）、反差（层次丰富）与眩光控制（对光线反射的抑制）等。此外，镜头的成像均匀度也需要注意，普遍规律是：中心解像度高，边角解像度低；中心亮度高，边角亮度低；边角成像与中心成像的差距越小，镜头的素质越高。当使用镜头的最大光圈时，成像的不均匀特性表现得最为明显。

2.1.4 镜头结构

在看一支镜头的参数时，会发现有镜头结构为多少组多少片的标识，例如“佳能EF 24-105mm f/4L IS USM”这款镜头标识为13组18片。这也就是说，这款镜头共有18片镜片，这18片镜片又分为13个镜头组，有的为1片成组，有的为2片成组，以实现不同的功能。目前任何一款相机的镜头都不可能仅由一块镜片组成，标准镜头和功能型附加镜头都是如此。一支镜头往往是由多片镜片构成，根据需要这些镜片又会组成小组，从而把要拍摄的对象尽可能清晰、准确地还原。由于不同厂商、不同产品采用的技术是不同的，因此绝不能简单地认为镜片的数目会决定镜头的成像质量，两者其实没有必然联系。

除镜片的数目之外，镜头的材质也是镜头结构的一个重要技术指标。目前镜头的材质一般可以分为两类：玻璃和塑料。这两种材质和镜头生产商所采用的技术和特点有关，并无优劣之分。当然，这两种材质的镜头也都有各自的特点，比如玻璃镜头更为沉重，塑料镜头相对要轻便一些。在市面上，富士的镜头多采用塑料，而蔡司、尼康等品牌的镜头则以玻璃为主。

2.1.5 焦距与拍摄视角

镜头焦距的长短与感光元件的大小一样，都会影响最终拍摄画面的视角大小，较短焦距所拍摄的大视角接近180°，而较长焦距所拍摄的画面视角要小于10°。即，焦距越长则视角越小，画面中可容纳的景物就会越少；焦距越短则视角越大，画面中能够容纳的景物也越多。

2.1.6 镜头的等效焦距

常见的画幅形式中，全画幅是指感光元件尺寸为36mm×24mm的机型，常见的有佳能的5D Mark Ⅱ及尼康的D700等机型，其性能及画质都非常出色。APS-C画幅是指感光元件尺寸约为24mm×16mm的机型，大部分入门级数码单反相机都为APS-C画幅，常见的如佳能500D、550D、600D、50D、60D、70D，尼康D3300、D5200、D5300、D90、D7000、D7100等。需要说明一点的是，以上仅为大体的划分。实际上，佳能APS-C画幅机型的感光元件往往要略小于24mm×16mm的尺寸，大体上是全画幅尺寸的1/1.6，尼康APS-C画幅机型的感光元件基本等于24mm×16mm，大体上是全画幅尺寸的1/1.5。尼康公司将自己的全画幅命名为FX画幅，将APS-C画幅命名为DX画幅。

 

相比于APS-C画幅，全画幅拍摄视角更大，其感光元件尺寸是APS-C画幅的1.5倍。相应地，同焦距情况下，全画幅相机所拍摄画面的视角也是APS-C画幅的1.5倍。由此也会产生一个问题，例如，50mm的镜头用在APS-C画幅机型上，所能拍摄的视角只相当于75mm的镜头用在全画幅机型上所得到的画面视角。于是等效焦距的概念就非常清楚了，即全画幅机型上镜头的焦距等效于APS-C画幅机型上镜头的1.5（或1.6）倍。这就是等效焦距的概念。

此外，普通数码相机的感光元件尺寸更小一些，这类相机的成像比例大多为4∶3，也不同于全画幅或APS-C画幅的3∶2比例。下表列出了常见的镜头等效焦距。

2.1.7 镜头口径与有效口径

数码单反相机镜头的前端一般都会标一个数字，如52mm、58mm、77mm等，例如佳能入门机型18-55mm套装镜头的前端会有一个58mm的数字，这是指镜头前方的口径大小。标识这个镜头口径值，可以方便用户在为镜头加配滤镜时作为参考，搭配与镜头口径大小一致的滤镜。镜头口径除作为加装滤镜的一个标志之外，并没有其他作用。此外，我们还经常听说有效口径的概念，这个概念对镜头参数影响很大。有效口径是决定外界进入镜头光量的参数，大多数情况下，可以将有效口径看作通光孔径的最大值（即最大光圈的实际直径）。

2.1.8 非球面镜片

光线通过透镜时，透镜中间位置附近透过的光线会准确地汇聚在焦点位置，但是通过透镜边缘部位的光线则会汇聚在焦点与透镜中间的位置，这样光线汇聚的散乱性就会造成最终拍摄照片的模糊。这种汇聚焦点的偏差，称为“球面像差”。如果要修正透过透镜边缘光线的汇聚偏差问题，可以通过使用特殊种类的透镜来实现，这种特殊的镜片即为“非球面镜片”。它是指镜片中间的弧度与镜片边缘的弧度不同，以此来修正光线折射的焦距，确保通过镜片任何位置的光线都能准确地聚焦在焦点上，形成锐利的图像品质。

2.1.9 低色散镜片

自然界中的光线都是复合型光线，是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色光线复合而成的，不同颜色的光线通过透镜后的焦点位置也不相同，这样就会造成聚焦点的不一致，造成色散的问题。摄影学中，物体发出或是反射的光线进入相机最终在感光元件上成像时，如果发生色散，会对成像质量有严重影响，因此相机厂商多采用了低色散镜片。低色散镜片可以有效抑制光线通过透镜后色散严重的程度，提高画质。萤石镜片就是典型的低色散镜片。

2.1.10 萤石镜片

萤石（Fluorite）是自然界中的一种能够发光的晶体，由于它拥有夏夜飞舞的萤火虫一样的美丽色彩，因此被命名为“萤石”。萤石是由氟化钙（CaF2）结晶形成的，它明显的特征是折射率和色散极低，对红外线、紫外线的透过率好。另外，萤石还具有一般光学玻璃无法实现的鲜艳、细腻的描写性能。光线通过一般透镜产生的焦点偏离会出现颜色发散，使拍摄图像的锐度下降，我们称之为色差。萤石镜片因为光的色散极少，几乎没有色差，所以最适用于摄影用的镜头。但在自然界中几乎没有可用于单反相机镜头那么大的萤石，所以制造人工生成的萤石镜片可以说是人们长久以来的愿望。佳能公司在20世纪60年代末开发出萤石的人工结晶生成技术，并开始在其众多的L级镜头系列中采用萤石镜片。光线折射率极低、低色散的萤石镜片，不仅具有卓越的红外、紫外线透过率，还能更好地清除影响拍摄画面锐度的色差。