鏡頭的作用和原理
老羊老師撰寫
鏡頭的作用和原理
鏡頭是聚集光線,使感光原件能獲得清晰影像的結構。
早期的鏡頭都是由單片凸透鏡所構成。因為清晰度不佳，又會產生色像差，而漸被改良成複式透鏡，
即以多片凹凸透鏡的組合，來糾正各種像差或色差，並且借著鏡頭的加膜(coating)處理,增加進光量,減少耀光,
使影像的素質大大的提高。
一般而言,攝影用的透鏡均為聚焦透鏡,依照光學原理,由遠處而來的光線穿過具有聚焦作用的透鏡後,
會全部聚焦於一點,這一點即焦點。而從焦點到鏡頭的中心點之距離即稱焦距。
早期的鏡頭都是由單片凸透鏡所構成。因為清晰度不佳，又會產生色像差，而漸被改良成複式透鏡，
即以多片凹凸透鏡的組合，來糾正各種像差或色差，並且借著鏡頭的加膜(coating)處理,增加進光量,減少耀光,
使影像的素質大大的提高。
一般而言,攝影用的透鏡均為聚焦透鏡,依照光學原理,由遠處而來的光線穿過具有聚焦作用的透鏡後,
會全部聚焦於一點,這一點即焦點。而從焦點到鏡頭的中心點之距離即稱焦距。
在相機上,鏡頭的中心點通常都位於光圈處,而焦點位於焦點平面上(即軟片面)。
故相機的焦距為鏡頭對焦在無限遠時，光圈到軟片問的距離。
故相機的焦距為鏡頭對焦在無限遠時，光圈到軟片問的距離。
焦距
焦距通常都標明在鏡頭上,以mm為單位，如28mm鏡頭....等。
而以標準鏡頭的焦距為準,凡焦距比標準鏡頭小者,稱為短焦距鏡頭(廣角鏡頭)，
而此標準鏡頭大者，稱為長焦距鏡頭(望遠鏡頭)。
所謂標準鏡頭，即「鏡頭的焦距與軟片的對角線相等者」。
依此,單眼反光相機所用的35mm軟片,其對角線為43mm，故對35mm單眼反光相機而言，
若焦距在4Omm~55mm問的鏡頭,都稱為標準鏡頭。低於此數目的為廣角鏡頭;高於此數目的為望遠鏡頭。
而以標準鏡頭的焦距為準,凡焦距比標準鏡頭小者,稱為短焦距鏡頭(廣角鏡頭)，
而此標準鏡頭大者，稱為長焦距鏡頭(望遠鏡頭)。
所謂標準鏡頭，即「鏡頭的焦距與軟片的對角線相等者」。
依此,單眼反光相機所用的35mm軟片,其對角線為43mm，故對35mm單眼反光相機而言，
若焦距在4Omm~55mm問的鏡頭,都稱為標準鏡頭。低於此數目的為廣角鏡頭;高於此數目的為望遠鏡頭。
要注意的是，若軟片的尺寸加大，其標準鏡頭的厘米數自然也增大。
例如:使用中型6X6cm軟片的相機，軟片的對角線均為85mm，故其標準鏡頭為75mm至90mm。
所以，若說50mm是標準鏡頭,嚴格來說,是不大正確的。因為對於使用35mm軟片的相機而言,是對的。
但對使用120軟片的中型相機而言,則50mm是廣角鏡頭了。
通常若沒有特別指明時，一般都視為35mm軟片用鏡頭。
畫角
畫角又稱視角,攝角,即鏡頭所能拍攝的畫面範圍鏡頭中心點與軟片對角線約兩端點之連接線所構成的角度.
即稱為畫角或視角。
例如:使用中型6X6cm軟片的相機，軟片的對角線均為85mm，故其標準鏡頭為75mm至90mm。
所以，若說50mm是標準鏡頭,嚴格來說,是不大正確的。因為對於使用35mm軟片的相機而言,是對的。
但對使用120軟片的中型相機而言,則50mm是廣角鏡頭了。
通常若沒有特別指明時，一般都視為35mm軟片用鏡頭。
畫角
畫角又稱視角,攝角,即鏡頭所能拍攝的畫面範圍鏡頭中心點與軟片對角線約兩端點之連接線所構成的角度.
即稱為畫角或視角。
畫角之大小與鏡頭的焦距成反比,即焦距愈長之鏡頭,其畫角愈小,焦距愈短的鏡頭，則畫角愈大。
一般,在區分鏡頭時,也有以畫角大小為區分方式的,即把鏡頭畫角與人類眼睛的視角相近的，
稱為標準鏡頭，即畫角在45°~55°者稱為標準鏡頭，
而在65°~180°者為廣角鏡頭(廣角即畫角寬廣之意)
35°~2°為望遠鏡頭。
一般,在區分鏡頭時,也有以畫角大小為區分方式的,即把鏡頭畫角與人類眼睛的視角相近的，
稱為標準鏡頭，即畫角在45°~55°者稱為標準鏡頭，
而在65°~180°者為廣角鏡頭(廣角即畫角寬廣之意)
35°~2°為望遠鏡頭。
畫角之大小，不但影響到畫面範圍，同時也影響畫面呈像之大小。
即拍攝距離不變時,影像的大小與鏡頭的焦距成正比。
廣角鏡頭的畫角大,拍攝範圍廣,相對的,在軟片上呈像小，
而望遠鏡頭的畫角小,拍攝範圍少,結像在相同面積的軟片上，自然較大，
即焦距愈短,影像愈小;焦距愈長,影像愈大。
透視感
透視感是指景物間,近物大而遠物小的關係。當攝距相同時,不同焦距所拍得的照片，
只有遠近的距離感改變,而景物問的大小關係並沒有改變。
長鏡頭(135mm)所攝得的影像,與標準鏡頭(50mm)所攝得的影像,景物間的大小關係並沒有改變。
可以說，望遠鏡所攝得的影像,為廣角鏡頭的一小部分而已。
但是,如果改變拍攝距離,使畫面的主體保持相等大小時,則透視感有極大的變化。
廣角鏡頭有誇張透視惑的效果,而望遠鏡有壓縮透視惑的效果。
即拍攝距離不變時,影像的大小與鏡頭的焦距成正比。
廣角鏡頭的畫角大,拍攝範圍廣,相對的,在軟片上呈像小，
而望遠鏡頭的畫角小,拍攝範圍少,結像在相同面積的軟片上，自然較大，
即焦距愈短,影像愈小;焦距愈長,影像愈大。
透視感
透視感是指景物間,近物大而遠物小的關係。當攝距相同時,不同焦距所拍得的照片，
只有遠近的距離感改變,而景物問的大小關係並沒有改變。
長鏡頭(135mm)所攝得的影像,與標準鏡頭(50mm)所攝得的影像,景物間的大小關係並沒有改變。
可以說，望遠鏡所攝得的影像,為廣角鏡頭的一小部分而已。
但是,如果改變拍攝距離,使畫面的主體保持相等大小時,則透視感有極大的變化。
廣角鏡頭有誇張透視惑的效果,而望遠鏡有壓縮透視惑的效果。
要注意的是,透視惑的誇張或壓縮,最主要是受攝距的影響。
因此,使用廣角鏡頭而採用與標準鏡頭相同的攝距時,並不能誇張遠近感，
只有使用比標準鏡頭更短的攝距、更靠近主體拍攝，才有誇張的效果。
光圈葉片
鏡頭裏面有一個以許多金屬葉片所構成的圈狀開孔,此開孔會隨著調節而開大或縮小,進而控制進光量的多寡，
此開孔即稱為光圈。所以簡單的說，光圈是控制進光量的開孔。
開孔的大小，是由位於鏡頭外圍的光圈環所控制，光
圈環上有不同的數字刻度，分別代表不同的進光量，這些數字，稱為光圈數值，俗稱f值。
f值也可以用來表示鏡頭所能使用的最大光圈，如f/1.4的鏡頭，表示該鏡頭的最大光圈為fl.4，
而此時的f值即為該鏡頭的「鏡頭速度」。
因此,使用廣角鏡頭而採用與標準鏡頭相同的攝距時,並不能誇張遠近感，
只有使用比標準鏡頭更短的攝距、更靠近主體拍攝，才有誇張的效果。
光圈葉片
鏡頭裏面有一個以許多金屬葉片所構成的圈狀開孔,此開孔會隨著調節而開大或縮小,進而控制進光量的多寡，
此開孔即稱為光圈。所以簡單的說，光圈是控制進光量的開孔。
開孔的大小，是由位於鏡頭外圍的光圈環所控制，光
圈環上有不同的數字刻度，分別代表不同的進光量，這些數字，稱為光圈數值，俗稱f值。
f值也可以用來表示鏡頭所能使用的最大光圈，如f/1.4的鏡頭，表示該鏡頭的最大光圈為fl.4，
而此時的f值即為該鏡頭的「鏡頭速度」。
光圈的數值依序為:f/1，1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22，32，44，64……等。
這些數值的特點是:
(1)數值愈小，表示開孔愈大，故f/5.6比f/8的開孔大。
(2)數值前後互為倍數的關係，即f/5.6的開孔為f/8的2倍，f/4的開孔又為f/5.6的2倍，依此類推。
這些數值的特點是:
(1)數值愈小，表示開孔愈大，故f/5.6比f/8的開孔大。
(2)數值前後互為倍數的關係，即f/5.6的開孔為f/8的2倍，f/4的開孔又為f/5.6的2倍，依此類推。
在實際使用時，當我們從f/5.6換成f/8時，即表示縮小一級(或一格)光圈，
進光量自然也減少一半。有些相機可以調在兩個光圈之間稱為半級光圈。
一般言，最常用的光圈值為f/5.6到f/ll之間，因為使用這個階段的光圈值，可以得到最佳的光學效果。
進光量自然也減少一半。有些相機可以調在兩個光圈之間稱為半級光圈。
一般言，最常用的光圈值為f/5.6到f/ll之間，因為使用這個階段的光圈值，可以得到最佳的光學效果。
光圈的作用:
(1)改變進光孔的大小，調節軟片的曝光量。
(2)控制景深，製造畫面清晰與模糊的效果。
一般而言，在攝距相同、鏡頭焦距相同的情況下，開放光圈所拍得的畫面清晰範圍較小。
隨著光圈的縮小，清晰範圍會逐漸加大。
隨著光圈的縮小，清晰範圍會逐漸加大。
光圈值與景深的關係為:光圈值加倍時，景深也大約加倍。
景深是景物所呈現的清晰範圍,理論上,在對焦時,焦點平面是最清晰的平面,而離此平面愈遠時,清晰度也逐漸減弱。
不過,一般而言,在焦點平面的前後,皆有一段容許景物清晰的範圍,此清晰範圍即景深。
所以凡是在景深內的景物,都可得到清晰的影像,而離開景深範圍愈遠的景物，模糊程度也愈厲害。
即模糊的現象是漸進的，而不是在景深內清晰而一超出景深便突然模糊。
景深是景物所呈現的清晰範圍,理論上,在對焦時,焦點平面是最清晰的平面,而離此平面愈遠時,清晰度也逐漸減弱。
不過,一般而言,在焦點平面的前後,皆有一段容許景物清晰的範圍,此清晰範圍即景深。
所以凡是在景深內的景物,都可得到清晰的影像,而離開景深範圍愈遠的景物，模糊程度也愈厲害。
即模糊的現象是漸進的，而不是在景深內清晰而一超出景深便突然模糊。
景深的大小受三個因素所影響，即:
(1)光圈，
(2)鏡頭焦距
(3)攝距。
又就景深言，焦點常常位於景深前方1/3處。所以，實際拍攝時,除了利用前述三種控制景深的因素外，
若要得到最大的景深，要對焦在主體最近與最遠距離之間的前方1/3處。
(2)鏡頭焦距
(3)攝距。
又就景深言，焦點常常位於景深前方1/3處。所以，實際拍攝時,除了利用前述三種控制景深的因素外，
若要得到最大的景深，要對焦在主體最近與最遠距離之間的前方1/3處。
至於畫面上,要容許多少的模糊及清晰度,則完全基於個人主觀的判斷..基本上,利用景深做選擇性的對焦方式,是不會錯的。
景深的判定:
景深的判定，基本上有兩種方法，
一是收縮光圈預測景深法。
二是利用景深表計算出景深範圍。
景深的判定，基本上有兩種方法，
一是收縮光圈預測景深法。
二是利用景深表計算出景深範圍。
茲分述如下:
(1)有些相機備有收縮光圈桿,可以藉著縮小光圈,由觀景窗內看到實際的景深效果,是
判斷景深是否足夠最簡單的方法。若對景深不滿意時,也可以改變另一個光圈來達到目的。
收縮光圈時，觀景窗會隨著光圈的縮小而急遽變暗,多少會影響你的取景。
但是你所看到的清晰與模糊狀況，正是你將來所拍得的影像，實際的清楚狀況。
要記得光圈改變,景深跟著改變,所以要定好光圈後m,才可預觀景深。
預觀景深後,不宜再改變光圈。又在預觀景深後,一定要把收縮光圈桿回復到正常位置，
才可以按下快門鈕拍照，否則會引起相機故障。
(1)有些相機備有收縮光圈桿,可以藉著縮小光圈,由觀景窗內看到實際的景深效果,是
判斷景深是否足夠最簡單的方法。若對景深不滿意時,也可以改變另一個光圈來達到目的。
收縮光圈時，觀景窗會隨著光圈的縮小而急遽變暗,多少會影響你的取景。
但是你所看到的清晰與模糊狀況，正是你將來所拍得的影像，實際的清楚狀況。
要記得光圈改變,景深跟著改變,所以要定好光圈後m,才可預觀景深。
預觀景深後,不宜再改變光圈。又在預觀景深後,一定要把收縮光圈桿回復到正常位置，
才可以按下快門鈕拍照，否則會引起相機故障。
(2)沒有收縮光圈裝備的相機，可以利用刻在鏡頭上的景深表來預測景深。
因為景深是由光圈和焦距控制，所以景深表的使用，需要與鏡頭上的光圈環和調焦環配合使用。
使用時,必需先調好焦點，再以所選定的光圈來決定景深範圍。
在對焦指示桿的左右兩端，各有對稱的光圈數值或與光圈數值相對應的顏色線，
這左右所涵蓋的距離，就是使用該光圈時所能獲得的景深。
2013年修改 / 轉載處-yahoo
因為景深是由光圈和焦距控制，所以景深表的使用，需要與鏡頭上的光圈環和調焦環配合使用。
使用時,必需先調好焦點，再以所選定的光圈來決定景深範圍。
在對焦指示桿的左右兩端，各有對稱的光圈數值或與光圈數值相對應的顏色線，
這左右所涵蓋的距離，就是使用該光圈時所能獲得的景深。
2013年修改 / 轉載處-yahoo
鏡頭為什麼由多組鏡片組成
鏡頭的光學系統為什麼由多組鏡片構成呢？
只用一片鏡片不行嗎？回答是否定的.
其主要原因是鏡頭需要修正像差以提高晝質．使鏡頭週邊失光,改善變形和色還元提升,
及具有變焦功能.用一枚鏡片是行的必須用多組鏡片!
鏡頭大多由複數鏡片構成.如果不考鏡頭性能的話.用一枚凸透鏡也能做成鏡頭.
成像中央還比較清晰呢?
但四角邊緣都是虛的.且線條上直線不易.這是因為凸透鏡為球面.它不能把點拍成一個點.也無法使直線圖案拍成
直線.色彩還元也不佳.在光學上把此現像稱為像差.為了要獲得高品質成像,必須改善像差現象！
首先要解決的問題是色差.一枚鏡片無法消除色差.鏡筒內必須有一組移動鏡片.根據移動鏡片的需要.
要消除色差最少也得兩枚鏡片.如果是ZOOM的話.消除色差的移動鏡片.最少要4枚鏡片.
鏡頭不能用一片鏡片構成.還有一個原因.就是鏡頭的失光問題.
鏡頭光圈即使縮到5.6.鏡片之間也會產生像差.進入鏡頭很多光線會產生彎曲折射.折射光一產生
就會形成像差.為了修正像差.把像差降到最低程度必須用3片鏡片.如果是變焦鏡最少也得用6枚以上.
因此鏡頭結構大大多標明Ｘ組Ｘ片.為追求大口徑化．廣角和望遠性能．
鏡頭所需要的鏡片組變的更多,有利就有弊鏡片越多.出現光暈和耀光.光班的機率也增加許多.
這嚴重影響到成像.為此.現代的鏡頭大多使用一枚或兩枚的非球面鏡片以及降低色差的低色散鏡片.
使晝質提升外.也輕量許多．另外就是鏡片鍍模的問題了.
新的鍍模技術大大的降低鬼影的產生.在科技化的未來.輕量化和晝質佳的鏡頭也許能儘早普及
知識問答:
1:修正像差目前大都使用何種方法克服？
2:改善色差大都採用何種鏡片？
3:消除鬼影大多由那種方法改差？
．．．．．．．．．．．．．．．．
1.2枚以上非球面鏡片
2.超低色散鏡片
3..鏡片鍍模
只用一片鏡片不行嗎？回答是否定的.
其主要原因是鏡頭需要修正像差以提高晝質．使鏡頭週邊失光,改善變形和色還元提升,
及具有變焦功能.用一枚鏡片是行的必須用多組鏡片!
鏡頭大多由複數鏡片構成.如果不考鏡頭性能的話.用一枚凸透鏡也能做成鏡頭.
成像中央還比較清晰呢?
但四角邊緣都是虛的.且線條上直線不易.這是因為凸透鏡為球面.它不能把點拍成一個點.也無法使直線圖案拍成
直線.色彩還元也不佳.在光學上把此現像稱為像差.為了要獲得高品質成像,必須改善像差現象！
首先要解決的問題是色差.一枚鏡片無法消除色差.鏡筒內必須有一組移動鏡片.根據移動鏡片的需要.
要消除色差最少也得兩枚鏡片.如果是ZOOM的話.消除色差的移動鏡片.最少要4枚鏡片.
鏡頭不能用一片鏡片構成.還有一個原因.就是鏡頭的失光問題.
鏡頭光圈即使縮到5.6.鏡片之間也會產生像差.進入鏡頭很多光線會產生彎曲折射.折射光一產生
就會形成像差.為了修正像差.把像差降到最低程度必須用3片鏡片.如果是變焦鏡最少也得用6枚以上.
因此鏡頭結構大大多標明Ｘ組Ｘ片.為追求大口徑化．廣角和望遠性能．
鏡頭所需要的鏡片組變的更多,有利就有弊鏡片越多.出現光暈和耀光.光班的機率也增加許多.
這嚴重影響到成像.為此.現代的鏡頭大多使用一枚或兩枚的非球面鏡片以及降低色差的低色散鏡片.
使晝質提升外.也輕量許多．另外就是鏡片鍍模的問題了.
新的鍍模技術大大的降低鬼影的產生.在科技化的未來.輕量化和晝質佳的鏡頭也許能儘早普及
知識問答:
1:修正像差目前大都使用何種方法克服？
2:改善色差大都採用何種鏡片？
3:消除鬼影大多由那種方法改差？
．．．．．．．．．．．．．．．．
1.2枚以上非球面鏡片
2.超低色散鏡片
3..鏡片鍍模
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