镜头焦距变换倍率,如何解释？

变焦镜头是一种能任意改变焦距而成像面位置固定不变的镜头。由于焦距变化使放大率或视场角改变，这样在拍摄过程中，对景物图像取景大小可任意连续变化，增强了艺术效果。

一 变焦距镜头简介

变焦镜头是由许多单透镜所组成。图1即为最简单的由两个凸透镜形成的组合透镜。设透镜1和透镜2的焦距分别为f1和f2，相互间的距离为d，则组合透镜的焦距为f，其大小取决于f1、f2和d，相互关系式为：

（公式1）

1/f=1/f1+1/f2-d/f1f2

由上式可知，只要改变d的大小，就能使f相应变化。现在再举一个简单的例子，若一个凸透镜（f1＝+1）与一个凹透镜（f2＝－1）形成组合透镜，则按公式1可知，该组合透镜的焦距f＝1/d，焦距直接与d成反比，故只要改变两透镜的相对位置，就能很容易地改变焦距。这就是变焦距镜头的最基本的原理。

设计时把一个单元透固定，另一个单元透镜相对前一个单元透镜移动，以改为d。这样做的结果，虽然f发生变化，但成像面的位置也相应的有所变化。为了固定成像面位置，还必须再增加第三单元透镜并相应一起移动。因此，实际使用的变焦镜头至少要有三组单元透镜，即调焦组、变焦组和像面补傍组。若要增长后截距，还需要增加第四组——物镜组。

二 变焦距镜头的分类

按照外形尺寸，摄像机镜头分为箱式镜头和便携式镜头。从理论上讲，箱式镜头的镜片较大，光学特性要强于便携式镜头。箱式镜头的焦距变换和聚焦只能通过变、聚焦伺服手柄进行，而便携式镜头的变、聚则可以通过镜头上的开关来选择是手动操作还是伺服操作。

按照变焦距范围，摄像机镜头可以分为广角镜头、标准镜头和长焦镜头。焦距是镜头的一个基本特性，它可以决定影像的放大倍数和镜头所摄取的水平视场的大小。焦距是通过测量从镜头的光学中心到光线会聚在镜头后面可产生清晰影像的那个点的距离来确定的，就电视摄像机而言，这个点就是CCD的靶面。焦距越短，水平视场就越开阔，于是影像也就越小，水平视场随着焦距的增加而变窄，而被摄体则随之增大。

变焦镜头通常使用一个诸如“21×7.5”的二元数组来加以说明，前面的数字“21”是变焦范围，是该镜头的最长焦距与最短焦距之比；后面的数字“7.5”是以毫米为单位的最短焦距，可以表明该变焦镜头的最大视角。懂得这个含义便可以很容易知道，这个21×7.5的变焦镜头可以从7.5毫米（可以得到的最大视角的焦距）变换到157.5毫米（可得到的最长焦距）。

知道了镜头的焦距（f）和所拍摄景物的距离（d），我们可以很容易的计算出摄像机所能拍摄的景物大小x（水平方向）和y（垂直方向），这可以帮助摄像师有目的的选取使用不同变焦范围的镜头。下面就介绍一下计算方法：演播室摄像机所用的CCD是2/3英寸的，其成像尺寸为8.8×6.6mm， x=8.8（d/f）mmy=6.6（d/f）mm 。

随着镜头制造水平的提高，现在的摄像机广角镜头最短焦距已经达到了4毫米（能摄取距摄像机1米远的身高1.8米的人全景），而长焦镜头的最长焦距能够达到1100毫米以上（能摄取距摄像机300米外身高1.8米的人全景），这是非常惊人的，在以前根本不敢想象。

另外，对于变携式镜头，根据调焦组镜片在调焦时的移动状态可分为内聚焦镜头和外聚焦镜头。内聚焦镜头调焦时，调焦组的前三片镜片中的最前面一片固定不动，只有中间一片或后面一个镜片移动，因而固定在其套筒上的遮光罩不随调焦转动，允许遮光罩做成方形口，能更有效的减少杂散光，提高图像质量。但内聚焦镜头要求双层套筒结构，对机械精度要求较高。外聚焦镜头调焦组的几片镜片和遮光罩都固定在一个套筒上，几个镜片同时移动，遮光罩也随之移动，因而只能安装圆形遮光罩，减少杂散光效果不如方形遮光罩，但是机械结构简单。

三 变焦距镜头的调节和使用

变焦距镜头的日常操作是调光圈和变、聚焦，但为了保证变焦距镜头正常工作，后焦距的调节、倍率镜以及超近摄镜的使用、中性滤色片的使用技巧和光圈跟踪的调节就很重要。

1. 后焦距的调节

在镜头新安装到摄像机上或在变焦距时图像清晰度随着焦距变化的情况下，需要调节后焦距。调节方法如下：

* 拍摄一幅具有不同细节的图像（最好是专用的测试卡），物距为3米~5米，调节光圈到合适位置，使得寻像器上得到清晰的图像。

* 在最长焦距下用调焦环将图像调到最佳清晰度。

* 在最短焦距下调节后焦距环，使图像清晰度最佳。在调节后焦距环时，要先将锁定螺丝松开，然后才能转动后焦距环。

* 重复前两个步骤，直到焦点准确跟踪，在变焦距时图像清晰度始终保持不变，然后拧紧后焦距环的固定螺丝。

2. 倍率镜的使用

一个变焦距镜头的焦距，其连续调节的范围是有限的，比如一个21×7.5的变焦镜头可以从7.5毫米（可以得到的最大视角的焦距）变换到157.5毫米（可得到的最长焦距），它的变焦距倍数为21，若将倍率镜（EXT）选择开关从×1档换到×2档，其变焦倍数仍然是21，但是焦距变化的范围改成了2×（7.5~157.5）=15毫米~315毫米。

使用倍率镜需要注意以下几个问题：

* 加入倍率镜后，镜头的相对孔径减小，到达像面的光通量将减少到原来的1/4，因此，光圈需要加大两档。在光照较暗的时候不宜使用倍率镜，否则拍摄的图像将发暗。

* 使用倍率镜后，所拍摄图像的透视畸变和几何畸变将变大。

3. 超近摄镜的使用

各种镜头的近摄距离都在60厘米以上，对近摄距离以内的物体是不能聚焦的。为了能拍摄贴近镜头的物体，变焦距镜头在镜头后部都安装了超近摄镜，标有“MACRO”的字样。超近摄镜的使用方法如下：

* 将超近摄镜环上的锁钉提起或松开（视具体结构而定），转动超近摄环向标有MACRO字的白线方向推去，直到推不动为止。

* 转动镜头的调焦环到最近距离上。

* 对准拍摄物，用聚焦环调节清晰，进行拍摄。

* 拍摄完毕后，将超近摄环及锁钉恢复原来状态。

4. 景深的控制

每当镜头为一个被摄物调好焦点后，在该被摄物前后一段范围内的所有物体也是清晰的。这个调焦清晰的范围就叫做景深，它作为镜头的一种重要的光学特性可由我们用做艺术创作的工具。当主被摄物体连同周围所有被摄物体都能聚焦清晰的空间很大时，我们说这个镜头的景深大；如果该主被摄物体周围的这种空间不大，我们则称这个镜头的景深小。

无论从艺术还是从技术的角度出发，景深都是很重要的。从艺术上说，景深在创作镜头的整个透视效果方面起着重要的作用；从技术上说，一个景深大的镜头，跟拍比较容易，如果景深小，那就要随着摄像机或被摄物体的移动而不断的调焦。

决定一个镜头的景深的三个要素是焦距、光圈和摄像机与被摄物的距离。

* 镜头焦距越短景深越大，景深随焦距的增加而减小。

* 镜头的光圈越小，景深就越大。

* 被摄物与摄像机之间的距离越大，景深就越大。

此外，景深在主被摄物后边的距离大于前面的距离，也就是说，位于主被摄物后面的那些被摄物体的清晰聚焦范围大于其前面的范围。

一。感光器件的面积会影响镜头的视角

135画幅的成像面积为：36 x 24 mm，称为全画幅。

DSLR所使用的感光器件(CMOS/CCD)多数都不是全画幅的，感光器件的实际面积都比
135画幅小。

CANON的几种不同级别的DSLR分别是 EOS 1Ds(35.8x23.8)；EOS 1D（28.7x19.1）；
EOS 10D（22.7x15.1）

感光器件的面积决定了影像画面视角。

对于全画幅的DSLR而言，其视角同135画幅一样，安装35mm的镜头，其视角等同35m
m的视角。而感光器件的面积比全画幅小的，实际视角也随之变小：感光器件面积越
小，视角就越小。比如将100mm镜头安装在EOS 1D和EOS 10D上，其有效视角分别相
当于130mm和160mm。

二。非全幅所谓的镜头焦距放大倍率只对成像视角成立而已

相当于135画幅的倍率 (简称等效倍率)。对于EOS 1D和EOS 10D而言，它们的等效倍
率分别为1.3X和1.6X。其实这些等效倍率不是很严格的，可以按照 [等效倍率 = 1
35画幅对角线长度/(感光器件对角线长度)] 来估算。感光器件面积的减小，实际上
相当于在全画幅中切割下中央部分，对于所使用镜头的光圈没有影响，也就是说，
使用镜头的实际最大光圈不受该等效倍率的影响。显然，由于这个倍率的存在，给
长焦镜头的使用带来视角减小的好处，比如300/2.8镜头，使用在EOS 10D上，其有
效视角等于480/2.8的镜头。在给长焦镜头带来优点的同时，对于广角镜头的使用就
带来负面的影响。比如16mm的镜头，用在EOS 10D上，有效视角就相当于约25mm的视
角范围了。

三。等效倍率对画面的景深和透视关系不产生影响

前面说了：感光器件面积的减小，实际上相当于在全画幅中切割下中央部分。那么
对于画面而言：只要拍摄机位不发生变化，景深和透视关系没有发生变化。比如EF
85/1.8 USM，安装在EOS 10D上，等效于136/1.8镜头。但是在同样机位使用 [EF
85/1.8 USM + EOS 10D] 和 [EF 135/2L USM + EOS 1Ds] 拍摄，这个136/1.8的景
深和焦外成像依然是85/1.8的景深和焦外成像效果，并不能等同于135/2的景深和焦
外成像效果。

归纳如下：

等效倍率的出现，除了改变有效视角外，不改变三个主要参数：最大光圈、景深、
透视关系。（更不会改变镜头的焦距！！）

另外值得一题的是，不少色友购买了数码单反后都会买一只50mm的标头取代80mm的
中焦镜来拍人像，就是认为在转换倍率作用下50可以变成80，标头就变中焦。这种
想法够经济但不够实际。用中焦镜拍人像的目的有两个：1控制拍摄距离避免人物产
生畸变；2获得比较浅的景深来突出人物。但把50标头当作80头用的时候，就会产生
这样的问题：为得到一张半身人像，全画幅50标头需要1.5米的拍摄距离，而用在1
.5倍率的非全幅上就要退后到2米的拍摄距离，由于景深反比于焦距，正比于拍摄距
离，对于同样构图的半身人像，非全幅下50镜头所获得的景深要比全幅下50镜头所
获得的景深更大。非但没有获得一只中焦的浅景深，反而赔掉了原本应该可以获得
的浅景深。这就是画幅减小所带来的问题。

长焦亦然，对于那些用长焦就是为了获取浅景深的人（比如用200/2.8L拍人像的家
伙们）来说，非全幅是让人头痛的。但对于仅仅为了小视角的人来说，就是厂商宣
传的那样“虽然赔了广角，但是赚得了长焦”。是否真的赚到了长焦？对长焦功能
有不同理解的人当然感受不同，因为真正改变的东西只有视角而已。

放大倍率比如1：1
1：4等是指实际物体的大小与在底片上大小的一个比例。1：1就是实际物体跟底片上的成像一样大。1：4则是实际物体在底片上呈现1/4的大小。
你使用的放大倍率主要还是要看你拍摄的物体大小了，比如你说的1朵梅花，如果是1：1的话在135的底片上还是能放下的！所以要拍微焦效果还是用微焦头！小小白拍只能是说得到一个不错的景深效果，谈不到微焦了。也有带微焦的长焦镜头。
此外小数码，或者单反相机想拍微焦也可以用近摄镜（色散控制差）、近摄接圈（光线损失大）、反标（正标）、皮腔等方法！不过用好的近摄镜（组）拍微焦摄影还是很不错的。

乘数是镜头转换系数，镜头转换系数和CCD大小有关，感光器件越大，镜头转换系数越接近1，反之则会比1大。所谓的35mm等效焦距，指的就是35mm相机的镜头系数。镜头转换系数的来历，不用你计算，在相机出厂的时候就已经标注清楚。现在数码单反镜头转换系数根据CCD的大小主要分1、1.5、1.6、2。
佳能数码单反有几款所用的感光器件和35mm胶片一样大，这就叫全幅数码单反，他的镜头转换系数为1。下来佳能的30D 350D 包括昨天刚出的400D镜头转换系数都是1.6，因为他的感光器件比全画幅要小，称为APS-C画幅。而尼康和索尼的镜头转换系数是1.5，也就是说，他比佳能的30D一类的感光器件要大一些。奥林巴斯和松下他的感光器件更小，所以他的镜头转换系数为2。