随着镜头转接玩法的越来越流行,好多老款与新品的135全长焦镜头成为摄影者正常验光或是尝试转接的镜头类型,其中标准镜头便是最受欢迎的类型之一。并且,在挑选那些镜头时,有必要了解其光学结构设计及成像质量方面的特性。
对于长焦为36mm×24mm的135全长焦单反来说,43mm左右焦距的镜头也称为“标准镜头”,具体包括了40-50mm焦距的变焦镜头,可以修身地扩充到55mm或58mm。在这种新老镜头的光学结构中,主要有双高斯对称(Gauss)、天塞()、索纳()、反望远()及前组内凹等几种主要光学结构设计。
双高斯对称(Gauss)结构
双高斯对称结构,结构,主要用于50-100mm的标准镜头和中画幅镜头中。该镜头结构具有较好的像场平整度,并对球差、像散、色差等给与了挺好的校准。
初期的结构在诞生时,因为镜框数目较多,且当时并未发明镜框镀膜技术,镜头的抗反光性能并不高,会形成一些严重的磁暴现象。并且,此种镜头在焦段全开时的慧形像差较显著,以造成成像偏“软”的现象,因而初期结构镜头的焦段并不大,只能达到F4.5。以后,通过不断的改良,到1950年代早已能很容易地实现F1.4焦段。过去很长时间里,各大厂商的50mm标准镜头结构都十分相像,F1.4焦段的镜头大多是6组7片结构,而F1.8焦段大多是5组6片的设计。
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在双高斯对称结构设计中,也存在一些“变种”镜头,其中最具传奇色调的当属康泰时为日本国家民航航天局(NASA)订制的50mmF0.7。这支镜头的光学结构可以分为前后两部份:前部4组6片相当于一个大焦段的85mm中画幅镜头,前面的2片相当于一个减焦增光结构——今天,、等减焦增光转接环,基于同样的设计思路。
为了修正慧形像差,单反厂商开始在高档标准镜头中引入非球面镜框,比较具有代表性的产品有佳能Noct58mmf/1.2(1片大口径碾磨非球面)、AF-S尼克尔58mmf/1.4G(2片非球面镜框),索尼的T*50mmf/1.4ZASSM(2片非球面镜框),尼康EF50mmf/1.2LUSM(1片非球面镜框)等。值得一提的是,索尼T*50mmf/1.4ZASSM镜头还采用了后组测光,测光性能比采用整组测光的大多数标准镜头表现更好。
天塞()结构
天塞结构,也常称为康泰时天塞(Zeiss)。最初的天塞结构得最大焦段仅为F6.3。因为该光学结构的设计相对简单,典型的天塞镜头中设计有4个镜框,并将其分做3组(第3片与第片为黏合),具有解像力高、反差高、畸变较小的特征双凸透镜成像原理特征,压倒了之前的各类镜头,并获得了“相机的鹰眼”的盛誉。
天塞结构的镜头还可分为前组与全组两种测光设计:前组测光设计的优点是制造工艺较简单,但球面像差的矫治有一定的损失双凸透镜成像原理特征,而全组测光设计则采用了全镜头整体式测光的设计,对球面像差的矫治较好,但缺点是机械结构的设计较为复杂,成本也相对较高。
现代的标准镜头中,采用天塞结构的产品大多为薄型镜头或则说巧克力型镜头,代表产品有尼康EF40mmf/2.8STM(4组6片结构,包含1片非球面镜框)、尼康的AI尼克尔45mmf/2.8P(标准的3组4片)、Y/C45mmf/2.8(标准的3组4片)、福伦达40mmf/2.0(5组6片结构,包括1片非球面镜框)等。
索纳()结构
索纳结构最突出的特征是重量轻、结构简单且焦段较大。与结构相比,索纳结构中的镜框多采用了黏合工艺(第2、3、4片镜框及第5、6、7片),其镜框表面与空气的接触面更少,能急剧提高对比度及控制磁暴的形成。与天塞结构相比,其最大焦段下的色散控制能力更得以急剧提高。
现在,提及索纳结构,你们首先想到的都是135mmf/2、135mmf/1.8这样的大焦段中画幅镜头。实际上,在标准镜头中,索纳结构也偶有客串,比如康泰时的ZM50mmf/1.5镜头等。
反望远结构
众所周知,望远式镜头均采用了后置凸透镜,前置凹透镜的放大原理,而反望远式机构恰好与之相反,多用于焦距较短的镜头,主要是解决相机、摄影机、大长焦短焦须要较长镜后距的情况。在光学设计上也有其他用处,例如入射光线更垂直于CMOS影像传感,可急剧提高镜头在整个画面区域上的码率(尤其是边沿音质)。并且,此种结构能够急剧改善四角失光的问题,并能将最大焦段减小。并且,反望远结构也有其缺点:前组镜框的半径较大,整体的宽度与容积也较大。诸如,康泰时Otus55mmf/1.4是77mm的口径,重量约为970-1030克,而适马的ART50mmf/1.4DGHSM也同为77mm滤镜口径,重量也达到了815克。
尽管反望远结构设计能做到大焦段及边沿的高帧率,但其容积与宽度较大,且须要添加一些补偿镜组,来改善整体成像质量。
这是因为反望远式结构为非整体对称式设计,在近距离拍摄时,其成像质量常常会增加,或是导致场曲像差(由像场弯曲引起的像差),因而在结构设计中常常会加入一些额外的近摄补偿镜框与机构,便于在近拍时改变不同镜框间的相对距离,来提升成像的清晰度。
前组内凹式设计
近些年来一些标准镜头采用了前组内凹式结构,代表产品有索尼E35mmf/1.8OSS、FE55mmf/1.8ZA,腾龙SP45mmf/1.8DiVCUSD,康泰时的50mmf/1.4与85mmf/1.4。虽然,这种镜头也可分为两部份:前组相当于是一组广角附加镜(为了减焦增光),后组则是一个中画幅大焦段的光学结构,比如上文提到的康泰时50mmf/0.7镜头,就是将“广角附加镜”加在镜组前端,这些前组内凹式结构则是将“广角附加镜”加在镜组后端。
从康泰时50mmf/1.4的镜组设计中(前组内凹式),可以看出第1片镜框为凹透镜,主要起到减焦增光的作用(左图),此种设计将逐步成为大多数新一代标准镜头的设计。
值得一提的是,康泰时50mmf/1.4和索尼在2011年公布的50mmf/1.4镜头结构十分相像,这些设计除了能改善音质,还可以实现光学变焦和内变焦,增强镜头的帧率,但也有可能导致几何畸变的减小,需进行矫治。