1.3 镜头

单反相机之所以能获得专业摄影师和摄影爱好者的喜爱，和它庞大的镜头系统支持是分不开的。尼康品牌的部分数码单反相机甚至可以使用其最早生产的机械单反相机镜头。

镜头的作用是成像，镜头的质量是相机成像的保证，它关系到摄影作品的清晰度、色彩甚至构图。了解镜头，就等于了解自己的“第三只眼睛”。镜头的外部结构基本为操作部分，内部基本构成部分是镜片、光圈和镜筒及超声波对焦系统、防抖动（减震）系统等电子元件部分。

1.3.1 数字镜头

针对数码相机而研发生产的镜头通常称为数字镜头，不同的相机厂商生产的镜头都有专用的标识，并在镜身标示清楚。全幅单反相机和非全幅单反的镜头系统不同，主要体现在同等焦距的全幅镜头与非全幅镜头的焦距视角有很大的不同。数字类镜头与传统相机镜头的区别主要是镜头的镜片技术差别，为了发挥数码相机越来越高的像素优势，数码镜头的分辨率、色散控制等方面的技术指标也相应地提高。

1.镜头的口径

镜头的口径指的是镜头最前端镜筒的直径。镜头的规格不同，它的直径大小也有差别，口径也就有差别，常见的口径规格有： ϕ 49、 ϕ 52、 ϕ 56、 ϕ 58、 ϕ 72、 ϕ 77等。需要注意的是在购买多枚镜头时应考虑口径的统一性，多枚镜头口径统一，购买和使用滤镜等附件会方便很多。设计师在设计镜头时往往尽量统一相同档次的镜头口径，目的是为了滤镜等附件之间能够通用。

2.最近对焦距离

镜头对焦距离指示标记部分最小的数字就是镜头的最近对焦距离（图1.14），分别用米（m）和英尺（ft）两种单位表示。这一距离是从相机的焦平面（也就是感光元件成像的位置）算起。最近对焦距离也是镜头性能的重要部分，对于大部分镜头来说，最近对焦距离越近，镜头的拍摄能力也就越强。拍摄时当对焦距离小于最近对焦距离时，相机就无法聚焦。

1.3.2 镜头的内部结构

1.镜头防抖动（减震）系统

镜头的防抖是通过镜头内的浮动透镜来纠正光轴偏移的光学防抖系统。其原理如图1.15所示，通过镜头内的传感器侦测到微小的移动，然后将信号传至微处理器，处理器立即计算需要补偿的位移量，然后通过补偿镜片组根据镜头的抖动方向及位移动量加以补偿；从而有效地克服因相机的震动产生的影像模糊。

在使用镜头的过程中，当快门速度太低时，微弱的呼吸都会使拍摄者无法保证手持相机的稳定性，最终导致照片模糊，降低照片拍摄的成功率。为了解决这一问题，各大相机厂商分别开发出了技术不同但功能相近的防抖动（减震）系统。这一系统让我们在拍照时可以使用比以往手持相机成像清晰的快门速度再低2~3级进行拍摄。例如，使用常规50mm镜头，在1/60秒或1/60秒以上时才能拍出清晰的照片，如果使用带有防抖系统的镜头，则能以1/15秒或1/8秒拍出清晰的照片。

2.感光元件防抖

在各相机厂商的防抖系统中，除镜头防抖外，还有厂商研发的利用感光元件移动来补偿拍摄抖动的感光元件防抖和镜头防抖、感光元件防抖两者相结合的防抖动技术。感光元件防抖如图1.16所示，实际上是把抖动补偿由安装在可移动支架上的感光元件来完成，感光元件的移动是根据传感器检测到的相机的抖动方向而上下左右移动进行补偿。需要注意的是，具备机身防抖功能的相机，安装任何同卡口的镜头都具备防抖功能，而镜头防抖系统只有镜头具备了防抖功能才可使用。

1.3.3 镜头的光圈

光圈（Aperture）是镜头中间通光的孔径，一般称为通光孔径或称入射本身由极薄的数量不同的金属或合成材料“叶片”合围形成孔状。光圈的主要功能是控制曝光和控制图像效果。光圈系数是一个相对数值，不是光圈的物理孔径，而是与物理孔径和镜头到感光元件的距离有关。光圈以符号F来表示（图1.17）。

相同快门时间内，光孔越大（光圈数值越小），感光元件接受的光线越多（图1.18），光孔越小（光圈数值越大），感光元件接受的光线越少（图1.19）。控制曝光是通过控制光孔的大小来调节通过镜头的通光量，控制图像效果则是由光圈本身特性所造成，光圈大小不同会影响最终图像的清晰度和清晰范围。光圈叶片数量不同，所形成的孔的形状会有所差别（图1.20）。对焦点以外的成像效果也有影响。

1.3.4 光圈与景深

光圈主要的作用是配合快门完成曝光，同时它的另一个神奇的作用就是通过大小的改变使影像产生虚实相间的效果，呈现出不同的景深。

1.什么是景深

景深指的是成像焦点前后我们眼睛能够接受的一段清晰范围。详细地说就是当对焦清楚后，焦点前方和后方各有一段距离内的被摄物是相对清晰的，那么包括焦点在内前方到后方的这段清晰范围就称为“景深”（图1.21）。景深是镜头的光学特性，选用任何光圈都会产生相应的景深，实际拍摄中光圈并不是随意选择的。景深的合理控制可以使图像达到意想不到的效果。

2.景深预览

镜头在取景状态下通常处于最大光圈（图1.22），这样取景器最为明亮，便于清晰地观察被拍摄景物。但实际拍摄时设定光圈的景深效果却看不到，景深预览这个功能可以使我们在拍摄之前预览景深效果（图1.23）。其原理是在拍摄前将光圈收缩到设置的大小，还原实际景深。

按下“景深预览”按钮后，通常取景器内所看到的影像会根据设定的光圈不同程度地变暗，因为光圈越小进光量越少，取景器中也就越暗。不过在预览时不必关注取景器的亮暗，应当注意焦点前后景物清晰的范围，也就是景深，在设定最大光圈时就不必使用“景深预览”按钮了，因为取景器中平时看到的就是最大光圈的景深效果。

3.决定景深的其他因素

光圈大小影响景深的范围，另外还有两方面的因素影响景深，一个是拍摄距离的远近，另一个是镜头的焦距。离被摄体距离较远拍摄的图像比近距离拍摄被摄体时的景深要大，长焦距镜头可以获得比短焦距镜头更小的景深。

光圈、焦距和拍摄距离对景深影响的规律是：

（1）光圈大，景深小；光圈小，景深大（图1.24）。

（2）焦距长，景深小；焦距短，景深大（图1.25）。

（3）物距近，景深小；物距远，景深大（图1.26）。

不过这个规律是影响景深的普遍规律，也是我们使用中最受益的规律。实际拍摄中光圈、焦距、拍摄距离影响景深是相互制约的，是同时影响景深的。另外，需要注意的是：景深中所说的清晰范围只是人眼观察起来感觉清晰的范围，是相对的，绝对清晰的只有焦点平面。

1.3.5 镜头的焦距、视角

焦距（Focal Length）是光学概念，指在凸透镜成像时，一束平行光与凸透镜的主轴平行穿过凸透镜时，在凸透镜的另一侧被凸透镜汇聚成一点，这一点称为焦点，焦点到凸透镜光心的距离就称为这个凸透镜的焦距（图1.26）。照相机中，从镜头的镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离就是镜头的焦距，焦距用f表示。通常所说的焦距指的是单片透镜的焦距，数码单反相机的镜头都由多枚或多组透镜组成，所以焦距的算法与单片透镜不同，这是光学领域的问题，这里就不详细讨论了。

视角指的是镜头取景所涵盖的范围，用代表角度的扇形表示，一般指的是水平方向角度。单反相机镜头的焦距和视角的关系密切，通常不同焦距的视角也有差别。单反相机拥有庞大的镜头群的目的就是为了尽量涵盖大范围的视角，拍摄时有选择地使用。

焦距是相机镜头分类的重要标志，通常焦距等于或接近照相机成像面积的对角线长度，称作该照相机的标准镜头。标准镜头的视角在40°左右。短于标准镜头焦距的镜头，称为广角镜头、超广角镜头或鱼眼镜头，其镜头的视角较大；长于标准镜头焦距的镜头，称为中焦镜头、长焦镜头或超长焦镜头，其镜头的视角较小（图1.27 和图1.28）。

数码单反相机的感光元件发展到今日已经有了长足的进步，感光元件的尺寸多数能和传统胶片（24mm×36mm）相同，现在通常称这类单反相机为全画幅单反相机。很多消费级数码相机以较小的感光元件和较短的焦距相组合，开发出了新的相机系统，这类镜头和全幅相机相同标注的焦距实际视角不同，需要乘以一定的倍数（通常是1.5），才能等同于全幅焦距段的视角。

特殊镜头是为了一些特殊需要而设计的镜头，并能够得到特殊的影像效果。

1.移轴镜头

移轴镜头就是可以移动镜头光轴进行透视调整的特殊镜头。普通镜头在仰视或俯视拍摄物体时，会产生线条汇聚的透视现象，使用移轴镜头可以对成角透视进行一定程度的调整。这类镜头的成像范围（像场）大于普通镜头，涵盖的范围更大，部分结构可以平移、倾斜、旋转，进行移轴操作。

移轴镜头的倾斜和平移并不改变镜头光轴与胶片面的垂直夹角，只是使像面平移，达到校正透视变形的作用，多用于建筑摄影。移轴镜头还可以进行画面构图改变和画面清晰范围调整等功能，这类镜头属于专门用途的镜头、自动功能有限，通常不能自动对焦。

调整镜头移轴部分可以控制对焦面，从而实现在大光圈下被摄体前后全面清晰。还可倾斜达到与成像平面平行的影像部分清晰和反向移轴使被摄对象部分清晰，图1.29中，倾斜的唐三彩在近距离拍摄时普通镜头无法使物马从头到尾都保持清晰，用移轴镜头使马的影像和成像平面平行，则达到了从头至尾都清晰的目的。

2.微距镜头

微距镜头是指通常用来拍摄物体的局部或较小物体的专用镜头，镜头上会标注MACRO或MICRO字样，镜头的放大倍率达到1∶1或1∶2。在进行1∶1或1∶2拍摄时，必须在很近的距离内才能完成，也可以在任何距离下对焦拍摄，当做普通的定焦镜头来使用。

微距镜头能把我们平日不太注意的细节淋漓尽致地展现在镜头前，刻画出一幅别样的天地。不过需要注意的是，普通镜头最近对焦距离越近，镜头的功能就越强大，而微距镜头的最近对焦距离则是越远越好，这样在拍摄昆虫等动物题材时，才能在不惊动被摄物的前提下拍出好的作品。另外，微距镜头的对焦行程（从最远对焦到最近对焦之间镜头转动的距离）是所有镜头里最长的，这样可以做到精细对焦，只是这时的自动对焦是很慢的（图1.30）。

大多数微距镜头都是定焦镜头，也有部分变焦镜头在某一个焦距段具备1∶2或1∶3的微距功能，不过这类镜头的成像和专用的微距镜头相比有一定的差别。

3.鱼眼镜头

鱼眼镜头是一种成像效果比较特殊的镜头。这类镜头前组镜片呈抛物状鼓起，像金鱼的眼泡，因而得名鱼眼镜头。鱼眼镜头的成像效果是因为对镜片的透视变形未做矫正，影像中除画面中心的直线不会产生变形外，其他位置的线条由中心向四周呈现抛物线变形。鱼眼镜头通常为短焦距、广视角镜头，多为8mm、10mm等焦距，视角多为180°甚至230°。还有极少数鱼眼镜头是变焦镜头。

根据成像效果的不同，鱼眼镜头又分为圆形鱼眼镜头和对角线180°鱼眼镜头。圆形鱼眼镜头画面只有中心部分有圆形透视的影像，影像有非常强烈的透视感，四角为未感光黑色（图1.31）。全幅对角线180°鱼眼镜头成像覆盖整个画面，同样有严重的透视变形。

鱼眼镜头透视效果的特点是：只有在画面中心部分的线条不会变形，保持水平或垂直，中心以外会有强烈的透视夸张。如何利用好这种夸张的效果，需要大量实践。

鱼眼镜头的视角宽广，拍摄时纳入镜头的范围宽广，取景时容易将拍摄者的鞋子、肚子或是帽檐收纳进来，应注意这类情况。曝光控制因为画面中范围广、光线复杂，测曝光时也需要仔细斟酌。

4.折反镜头

折反镜头又称反射式镜头、反射远摄镜头，是超远摄（超长焦）镜头的特殊形式。

普通超长焦镜头都是折射式设计，镜身长而重，携带、拍摄都很不方便。折反镜头相当于在普通镜头的基础上设计一片中心带孔的凹面镜和一片装在透镜中心的小凹面镜，将通过镜头前端透镜折射进去的光线经过两次反射成像（图1.32），从而使得镜头的长度比相同焦距的长焦镜头缩短一半左右，重量大大减轻，拍摄、携带都显得灵活、方便。镜头的外部特征是水桶般的短而胖。

折反射镜头特殊之处有如下几项：

（1）仅有一档光圈，多为f/5.6或f/8，通常取景系统照度很低，不够明亮，聚焦和曝光控制有一定的局限，也无法控制景深。

（2）成像时景深外的高光点形成美丽的环状散焦，呈现一个个小圆圈，别有情趣。

（3）因焦距长，需要用三脚架，以避免手持拍摄时相机晃动。

（4）多数折反镜头为手动对焦，较暗的取景和有限的清晰范围，在对焦时须仔细对待。

1.3.6 不同焦距镜头的影像特点

超广角和广角镜头能够提供广阔的视角，在美丽山川收纳进镜头的同时也能让人或物的造型变化产生别样的视觉效果。标准镜头可以拍出近似人眼睛看到的平实影像；长焦镜头则可以远距离地关照我们这个神奇的世界。

1.超广角和广角镜头

视角在114°~94°之间的镜头称为超广角镜头，定焦镜头有14mm、16mm、18mm、20mm等焦距；视角在94°~63°之间的镜头我们称为广角镜头，定焦镜头的焦距有24mm、28mm、35mm等。广角变焦镜头则指包含超广角、广角视角的变焦镜头，常见的有16~35mm、17~35mm，用在感光元件为APS -C尺寸数码单反相机上的广角变焦镜头则多为12~24mm、11~18mm等焦距的镜头。

广角镜头具有强烈的透视感，超广角镜头透视感更加强烈，近景远景比例被夸张，物体离镜头越近越显得巨大。越靠近镜头越容易产生变形（图1.33），在拍摄近景人物时这种感受会更加强烈。因为强烈的透视感和明显的夸张变形，所以在使用这类镜头时要注意拍摄的距离和角度，防止不利于画面的透视或变形产生，影响画面的效果。在拍摄人物时，这类镜头的利用应更加小心。

2.标准镜头和标准变焦镜头

标准镜头指接近人眼视角，视角大小约为42°~63°，焦距在35~58mm左右，接近相机画幅对角线长度的镜头。在画幅为24mm×36mm的全幅单反相机上，感光元件的对角线约为43mm，那么接近43mm的镜头都可称为标准镜头，后约定俗成为50mm（也有以40mm、58mm作为标准镜头的）。消费级数码单反相机的感光元件尺寸大多为APS -C（15.6mm×23.7mm），感光元件的对角线约为28mm，所以它的标准镜头是30mm左右。标准变焦镜头则指的是涵盖标准镜头视角、部分广角镜头视角和中焦镜头视角的最为常用的多焦距段镜头，常见的焦距为：24~70mm、17~55mm、24~85mm等，同样在感光元件尺寸不同的相机上，划分也是有所差别的。标准镜头的视角最接近人眼，因而拍摄到的影像感觉最亲切、平实，标准镜头的设计制作也最为成熟，它的通光量（光圈）是最大的（f/1.0甚至更大），价格相对其他镜头也是最实惠的。

3.人像镜头

全画幅单反的定焦焦距为80mm、85mm、90mm、100mm、105mm、135mm，视角约为30°~18°，通常作为人像镜头。涵盖这一焦距的变焦镜头则有24~85mm、28~105mm、28~135mm等，是拍摄人物最合理的焦距。此焦距段的镜头的透视不会使人物五官产生变形，较长的镜头可以虚化背景突出人物，另外此焦距段的镜头可以与被摄者保持合适的距离，让拍摄者和被摄者保持良好接触的心理距离，用85mm镜头在拍摄图1.34这幅作品时，摄影者与被摄人物之间保持适中的距离，使被摄者以轻松的神态展现在我们面前。所以此焦距段经常被看做是人像摄影的最佳焦距段。尼康公司还专门研发了可以调节焦外成像的105mm、135mm人像镜头。图1.35用人像镜头拍摄，可以消除由于透视产生的变形效果，同时画面的焦外成像控制非常漂亮，也是人像镜头的魅力。

4.远摄镜头

视角小于18°的镜头称为远摄镜头，因为视角小，取景范围小，多用于远距离物体的拍摄。常见的焦距有200mm、300mm、500mm、600mm、1200mm。常见的变焦镜头多涵盖中长焦变焦镜头，如70~200mm、100~300mm，还有部分超长焦变焦镜头，如170~500mm等。

长焦镜头的主要作用是远距离获取较大的成像，成像效果类似于一个小倍率的望远镜。另一个特点是空间距离压缩，长焦镜头的焦距特性使拍摄的景象景深很小，呈现出前后物体距离接近的视觉感受，没有强烈的透视感觉，利用长焦镜头这种特性可拍摄出具有平面效果的形体、线条、色彩等图案式的影像。图1.36中利用长焦镜头有效地压缩空间，使荷花与花影、荷叶之间的光影形成平面的色彩图案，盎然成趣。