辨别镜头优劣,十一个与镜头相关的专业术语解析
像场弯曲(Curve of field)
CCD/CMOS是一个平面,但镜头投射的像场却是略曲的,这个现象可用以下图片解释。
这是略为夸张化的像场弯曲,由于光轴的距离一致,实际上两边对象的对焦点会比中心略前,所以收缩光圈加长景深,可以改善情况。
假设镜头前有三个对象,位置保持在一个平面上,镜头以中间的对象对焦。此时,两旁的对象与镜头的距离其实比中间距离略远,到达相机内的平面时,便会在平面略前部份焦聚,使得中心两旁的对象显得模糊。
解决这个问题,可以将光圈收缩,增加景深,令镜片周边的影像也进入对焦范围。光学设计上,也可用特殊镜片修正令曲率降低。
衍射现象(Diffraction)
当光线通过一些窄蓬或小孔时,物体边缘会出现光波分散的现象,这种光学现象便称为“衍射”。
从摄影的角度来说,当光圈太小时衍射现象便会出现,令影像边绿位置变得松散。这是一种光波的基本特性,与镜片的光学质素无关。
而且,衍射也会导致数码相机出现紫边现象。
眩光(Flare)
亦称为“鬼影”,是在相机和其他光学仪器内,由于镜片表面、镜筒内壁或机械零件表面反射而产生的非成像光线。
射入CCD(或传统相机的菲林)的眩光会令影像全部或局部亮度增加、反差度降低而产生灰雾,使画面变得平淡而欠缺质感。有时更会发生二次或多次反射,使影像变得更加模糊。
值得注意的是,当在背光的环境下拍摄时,由于有很大部分的光线会直接射进镜头内,眩光的影响将更为显著。
焦距(Focal Length)
简单点来看,数码相机镜头的成像原理等同一片凸透镜,将自景物反射出来的光线聚焦在感光组件(焦平面)上成为一个清晰的画面。不同曲率的凸透镜,能够将光线聚焦在不同距离后的焦平面上,而且曲率愈高的凸透镜,聚焦时所需要的距离也愈短。为统一起建,在物理学原理上,凸透镜的曲率便以透镜将自无限远投射过来的光线聚焦到焦平面时,透镜与焦平面之间的距离来计算,这个距离便称为焦距。焦距愈长,曲率便愈低;焦距愈短,曲率便愈高。
数码相机的镜头等同凸透镜,而且镜头在变焦时更相当于改变凸透镜的曲率,因此变焦镜头的实际焦距多数以一个范围来表示,例如 24-105mm。利用不同焦距的镜头,摄影师可以营造出不同透视感、不同景深的照片。焦距愈长的镜头,拍摄出来的照片带有较大压迫感,景深也愈浅。相反,焦距愈短的镜头,拍摄出来的照片透视感愈强烈,景深也愈深。
几乎所有数码相机的镜头上,都注明了镜头的实际焦距。
焦距变换比率(Focal Length Ratio)
目前大多数单反相机采用APS-C画幅的传感器,由于其影像面积小于菲林的影像面积(即小于35mm),所以当同一镜头安装于APS-C数码单反后就会因为视角变小而变成更长的焦距镜头,令原来的镜头焦距和视角数值也失去了本身的意义。因此,相机生产商便通过“焦距变换比率”来让用家可以了解镜头的实际视角与等效焦距。
焦距变换比率可以由CCD面积与菲林面积的比例来进行计算。举例说,与35mm菲林的成像面积比较起来,当CCD的成像面积是8.4x5.6mm时,其边长仅相当于35mm菲林的1/4。因此,50mm焦距的镜头,当安装上去就会变为200mm的长焦镜头。
以下是焦距变换比率的计算公式:
菲林边长/CCD边长=焦距变换比率
镜头原焦距x焦距变换比率=镜头于数码机身上的等效焦距
以变换比率为1.3的佳能EOS 1D MARK IV及一支17-35mm的镜头为例,镜头于机身上的等效焦距将会变为22.1-45.5mm。
当然,最理想的CCD面积应该与35mm传统相机所产生的影像面积(36mm x 24mm)一致,而这也正是为什么现在全画幅DSLR受到热捧的原因。
最佳光圈值(Optimum Aperture)
指镜头在正确对焦的CCD(或菲林)平面上能产生最清晰影像的光圈值。以大多数优质镜头而言,最佳光圈值是将其最大光圈值缩小一至二级。举例说,当用一支最大光圈值为f/2.8的镜头进行拍摄时,得出的影像质素应以 f/4.0或f/5.6光圈为最佳。
理论上光圈孔径愈大影像质素会愈好,但由于像差会随着孔径的增大而急剧增加,使影像质素变差。另外,光圈太小则会产生衍射现象(在数码摄影中,小光圈更会增加曝光时间,使影像出现噪声现象)令影像像质降低。因此,最佳光圈值便是避免以上两种现像出现的平衡点,亦即最大光圈值低一至两级。
球面像差(Spherical aberration)
用来聚焦的镜片构造最简单的就是球面镜,球面镜的意思即镜片的弯曲率呈圆形,可以理解为一个正圆球体的其中一个部分,因此就称为球面镜。实际上,球面镜不能将所有光线聚焦在同一点,透过镜片边缘进入的光线会偏离焦点形成像差。尤其在大光圈的时候,有较多光线可以通过镜片。最明显就是一些光点会虚化成一团光,这是由于边缘位置进入的光线与中心聚焦的偏差较大所致。
要改善这种问题,可以将光圈收缩。而镜头设计上亦可以利用特别的凹、凸透镜组合修正折射角度。现代镜头则爱用非球面镜来修正这种问题,尤其是对于恒定大光圈的镜头,镜片直径大、球面像差也越明显,所以有些高级镜头可能有多达三片非球面镜。
非球面镜利用镜片边缘曲率与中央部份曲率的差异,将聚焦于前方的光线移后到正确的对焦点,令成像更加锐利。
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