哈尔滨理工大学学士学位论文 数码摄影时代，由于非全画幅相机具有很大的占比，并且非全画幅镜头的销售价格低，制造成本低，因此不同品牌出现了很多种型号的非全画幅的超广角变焦镜头。比如10~22mm的变焦镜头，如果换算成为35mm相机的焦距(假设转换系数为1.6)，那么其等效焦距就是16~30mm。

超广角镜头相比28mm的标准变焦镜头具有了更广的视野，因此在狭小的空间中进行拍摄使用这种镜头能够帮助摄影师得到很广的拍摄视角。但这种镜头具有广角镜头的普遍性缺点，那就是画面变形比较大，存在较大的桶形畸变，因此在拍摄的时候不要将画面中的线条安排在画面的边缘，否则会产生非常难看的变形效果。

(3) 广角镜头与标准变焦镜头

广角镜头的基准焦距为28mm。因为28mm是人观看画面时觉得自然、舒适的最小焦距，再广的画面就会觉得不自然。因此，在传统摄形时代，28mm是很多标准变焦镜头的最小焦距。随着镜头制造技术的进步和大众对于广角视觉效果接受程度的提高，广角镜头的基准焦距有所改变，越来越向短焦距方向偏移，因此后来出现了很多广角端为24mm的标准变焦镜头。

因为广角镜头所拍摄的画面变形比较大、视角比较广，同时要照顾到观者在观看照片时的视觉感受，所以在纪实摄影中，28mm大多数情况下应该是纪实摄影和新闻摄影中使用的最知焦距。从摄影史的角度来看，早期纪实照片中所使用的广角镜头的焦距不会短于35mm，当然这也与当时的镜头设计、制造水平有关，28mm广角镜头在纪实摄影和新闻摄影中的使用可以说进一步拓展了影像的视觉可能性。对于摄影师来说，即使使用的是28mm或24mm的广角镜头，在拍摄中也应该充分注意画而边缘的畸变对于画面整体效果的影响。

(4) 长焦镜头

这一类型的镜头覆盖了中焦到长焦的焦段。通常中焦的焦段为70mm,80mm或是100mm左右，长焦端的焦距通常为200mm，210mm或是300mm，甚至是400mm。随着镜头设计和制造技术的进一步提高，以及新技术、新材料在镜头设计和制造中的使用，中长焦变焦镜头的长焦端焦距在不断增加，变焦镜头的变焦比也在不断增大。

(5) 超长焦镜头

超长焦镜头一般指焦距超过300mm的定焦镜头。由于是定焦镜头，因此镜头通常具有较大的光圈，比如F2.8，F4等，相应可以搭配1.4倍或2倍的增距镜，不仅能够大幅度提高镜头的焦距，而且仍然能够实现自动对焦。此类镜头多被用于拍摄距离较远的对象，因此在野生动物摄影，体育摄影中经常可以看到超长焦镜头身影。

超长焦镜头由于个头较大，并且较重，因此需要架设在三脚架上进行拍摄。

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哈尔滨理工大学学士学位论文 (6) 微距镜头

微距镜头是专门为近距离拍摄小物品而设计的，这类镜头具有较大的放大倍率。通常将放大倍率大于1:2的镜头称为微距镜头，大多数的微距镜头的放大倍率为1:1，有个别镜头的放大倍率超过了1:1。微距镜头因为是为拍摄小的物体以及近距离拍摄专门设计的，因此对于镜头近距离摄影的畸变进行了有效校正，用微距镜头所拍摄的画而中线条可谓横平竖直，这对于拍摄有较多线条的画而特别有利。微距镜头根据实际焦距大体可以分为二类：一是焦距为50mm左右的微距镜头，二是焦距为100mm左右的微距镜头，二是焦距为180mm左右的微距镜头[12, 13]。

如图2-2，其中图1到图6依次为鱼眼镜头、超广角镜头、广角镜头与标准变焦镜头、中长焦变焦镜头、超长焦镜头、微距镜头。

(a) 鱼眼镜头 (b) 超广角镜头 (c) 广角镜头

(d) 中长焦变焦镜头 (e) 超长焦镜头 (f) 微距镜头

图2-2 六种常见镜头

2.3 相机镜头中的光学特性及应用

日常使用的照相镜头由于受光学设计、加工工艺及装调技术等诸多因素的影响，要对一定大小的物体成理想像是不可能的，它实际所成的像与理想的像总是有差异，这种成像的差异就称为镜头（或成像光学系统）的像差。

2.3.1 照相机镜头的像差

像差是由光学系统的物理条件（光学特性指标）所造成的。从某种意义上来说，任何光学系统都存在有一定程度的像差，而且从理论上来讲也不可能将它们完全消除。肉眼和其他光能接收器也只具有一定的分辨能力，因此只要像差的数值小于一定的限度，我们就认为该系统的像差得到了矫正。透镜的像差可以分成两大类：单色像差及色像差。

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哈尔滨理工大学学士学位论文 如果镜头只对单色光成像，那么共有五种性质不同的像差。它们是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似程度的畸变。

(1) 球差

如图2-3各点的聚光能力不同，它不再会聚到像方的同一点，而是形成一个以光轴为中心的对称的弥散斑，这种像差称为球差，球差的大小与物点位置和成像光束的孔径角大小有关。当物点位置确定后，孔径角越小所产生的球差也就越小。随着孔径角的增大，球差的增大与孔径角的高次方成正比。在照相镜头中，光圈数增加一档（光孔缩小一档），球差就缩小一半。因此在拍摄时，只要光线强度允许，就应该使用较小的光圈拍照，以便减小球差的影响。

PhL'l'图2-3 球差的形成

-σT'A'-σL' (2) 彗差

光轴外的某一物点向镜头发出一束平行光线,经光学系统后,在象平面上会形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状呈彗星形，即由中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，其首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。这种轴外光束引起的像差称为彗差。彗差的大小是以它所形成的弥散光斑的不对称程度来表示。彗差的大小既与孔径有关，也与视场有关。在拍摄时与球差一样，可采取适当收小光孔的办法来减少彗差对成像的影响。

摄影界一般将球差和彗差所引起的模糊现象称为光晕。在绝大多数情况下，轴外点的光晕比轴上点要大。由于轴外像差的存在，我们对于轴外象点的要求不应该比轴上点高，至多一致，即两者具有相同的成像缺陷，此时我们称等晕成像。随着相对孔径的增大，球差和彗差的校正将更加困难，放在使用大孔径镜头时，应事先了解镜头的性能，注意到那档光圈渐晕最小，在可能情况下，应尽量缩小光孔，以提高成像质量。

对于子午慧差可表示为式2-2：

Kt'?1''(ya?yb)?y' (2-2) 2- 7 -

哈尔滨理工大学学士学位论文 对于弧矢慧差，因一对对称的弧矢光线于高斯像面的焦点在y方向的坐标必相等，故有式2-3：

K's?y's?y'p

(2-3)

(3) 像散

也是一种轴外像差，与彗差不同，它是描述无限细光束成像缺陷的一种像差，仅与视场有关。由于轴外光束的不对称性，使得轴外点的子午细光束的会聚点与弧矢细光束的会聚点各处于不同的位置，与这种现象相应的像差，称为像散。子午细光束的会聚点与孤矢细光束的会聚点之间距离在光轴上的投影大小，就是像散的数值。由于像散的存在，使得轴外视场的像质显著下降，即使光圈开得很小，在子午和弧矢方向均无法同时获得非常清晰的影像。像散的大小仅与视场角有关，而与孔径大小无关。因此，在广角镜头中像散就比较明显，在拍摄时应尽量使被摄体处于画面的中心。

(4) 场曲

当垂直于光轴的物平面经光学系统后不成像在同一象平面内，而在一个以光轴为对称的弯曲表面上，这种成像缺陷称为场曲。场曲也是与孔径无关的一种像差。由于象散的存在，子午细光束所形成的弯曲像面与弧矢细光束所形成的弯曲像面往往不重合，它们分别称为子午场曲Xt和弧矢场曲Xs。用存在场曲的镜头拍照时，当调焦至画面中央处影像清晰，画面四周影像就模糊；而当调焦至画面四周影像清晰时，画面中央处的影像又开始模糊，无法在平直的象平面上获得中心与四周都清晰的像。因此在某些专用照相机中，故意将底片处于弧形位置，以减少场曲的影响。因为广角镜头的场曲总是比一般镜头大，因此在拍团体照时将被摄体作圆弧形排列，就是为了提高边缘视场的像质。

(5) 畸变

畸变是指物体所成的像在形状上的变形。畸变并不影响像的清晰度，只影响物象的相似性。由于畸变的存在，物空间的一条直线在像方就变成一条曲线，造成像的失真。畸变分桶形畸变和枕形畸变两种。畸变与相对孔径无关，仅与镜头的视场有关。所以在使用广角镜头时要特别注意畸变的影响。

常用?y'相对于理想像高的百分比来表示畸变，称相对畸变，即式2-4

'?y'y0?y'p?y'0'y0?100% (2-4)

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