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變焦鏡頭是在一定範圍內可以變換焦距、從而得到不同寬窄的視場角,不同大小的影象和不同景物範圍的照相機鏡頭。變焦鏡頭在不改變拍攝距離的情況下,可以通過變動焦距來改變拍攝範圍,因此非常有利於畫面構圖。由於一個變焦鏡頭可以兼擔當起若干個定焦鏡頭的作用,外出旅遊時不僅減少了攜帶攝影器材的數量,也節省了更換鏡頭的時間

1 變焦鏡頭 -簡介

變焦鏡頭變焦鏡頭
變焦鏡頭也是鏡頭的一種類型,它可以在不更換鏡頭的情況下改變焦距。變焦鏡頭具有可以變化的焦距。比如,一隻80-200mm的變焦鏡頭,通常只需轉動鏡頭筒就可以獲得80-200mm之間的任意焦距。由於產生這種多功能性所必需的複雜光學系統,給變焦鏡頭帶來了以下三個基本問題:
1.價格昂貴;
2.體積大;
3.在任何確定的焦距下,其成像往往都不如最好的定焦鏡頭成像清晰。

姑且不談這些與生俱來的缺陷,當今的光學工業運用計算機進行鏡頭設計,已經製造出了很多非常優秀的變焦鏡頭。不少變焦鏡頭的成像已經非常清晰,而且體積也已相當小巧,只是價格仍然很貴。

2 變焦鏡頭 -鏡頭的使用

變焦鏡頭變焦鏡頭
使用變焦鏡頭進行聚焦時,最好考慮首先將影像調至最大處進行聚焦;也就是說,使用鏡頭的最長焦距端聚焦。然後,再把焦距變小到拍攝時所期望的焦距上。在此過程中,所有焦距上的影像始終保持清晰。運用這種技術,由於是在儘可能最大的影像下聚焦,所以能夠更容易地觀察到影像細節是否清晰,因此也是最為精確的聚焦方法。

注意,有些變焦鏡頭需要轉動兩個單獨的控制環,一個環控制聚焦,另一個環控制焦距。這種結構布局的優點是一旦完成了聚焦,不會因調整焦距而意外地改變了焦點。

其他的變焦鏡頭只需要移動一個控制環,轉動它進行聚焦,前後滑動它即可改變焦距。這種「單環」變焦鏡頭對於操作來講往往更快捷和更方便,但通常也更貴一些。需要注意,改變焦距時,不要失去清晰的焦點。

圖片所示是比較常用的變焦鏡頭之一,Canon EF 70-200mm f/2.8L USM,俗稱小白。

3 變焦鏡頭 -鏡頭的特點

變焦鏡頭變焦鏡頭
變焦鏡頭最大的特點,或者說它最大的價值,還是在於它實現了鏡頭焦距可按攝影者意願變換的功能。與固定焦距鏡頭不同,變焦距鏡頭並不是依靠快速更換鏡頭來實現鏡頭焦距變換的,而是通過推拉或旋轉鏡頭的變焦環來實現鏡頭焦距變換的,在鏡頭變焦範圍內,焦距可無級變換,即變焦範圍內的任何焦距都能用來攝影,這就為實現構圖的多樣化創造了條件。變焦距鏡頭自身的任何一級焦距與別的相同焦距的固定焦距鏡頭功能是一樣的。但變焦距鏡頭不限制攝影者使用哪一級焦距,因而在使用操作上要便利靈活得多。它省卻了外出拍攝時需攜帶和更換多隻不同焦距鏡頭的麻煩。甚至在臨按照相機快門前,攝影者還能通過變換鏡頭焦距對被攝體進行取捨,對畫面進行剪裁,以期在拍攝前把畫面構圖安排得更為理想。
變焦鏡頭變焦鏡頭

變焦距鏡頭變換焦距的快捷程度,是固定焦距鏡頭通過更換鏡頭變換焦距無法相比的。35毫米自動袖珍照相機或部分35毫米單鏡頭反光照相機的變焦距鏡頭還採用了電動變焦模式,電動變焦不僅僅是省力和便捷,更重要的是實現了均速變焦,這為攝影者通過焦距得細微變化剪裁畫面、確定構圖十分有利。變焦距鏡頭通過在照相機快門開啟的瞬間變焦,還能進行「爆炸效果」。有的照相機還依靠自動控制變焦距鏡頭的焦距變換實現自動構圖功能。最新穎的35毫米單鏡頭反光照相機,還設置了自動記憶鏡頭焦距的功能,這一功能可允許攝影者設定照相機記憶一種或數種使用頻率較高的鏡頭焦距,隨時能在將鏡頭焦距變換至先前記憶的焦距上來。

當然,相對固定焦距鏡頭而言,變焦距鏡頭的結構比較複雜,分量較重。非名牌的變焦距鏡頭,成像質量肯定遜於相應的固定焦距鏡頭。

4 變焦鏡頭 -鏡頭的分類

按照外形尺寸,攝像機鏡頭分為箱式鏡頭和攜帶型鏡頭。從理論上講,箱式鏡頭的鏡片較大,光學特性要強於攜帶型鏡頭。箱式鏡頭的焦距變換和聚焦只能通過變、聚焦伺服手柄進行,而攜帶型鏡頭的變、聚則可以通過鏡頭上的開關來選擇是手動操作還是伺服操作。

按照變焦距範圍,攝像機鏡頭可以分為廣角鏡頭、標準鏡頭和長焦鏡頭。焦距是鏡頭的一個基本特性,它可以決定影像的放大倍數和鏡頭所攝取的水平視場的大小。焦距是通過測量從鏡頭的光學中心到光線會聚在鏡頭後面可產生清晰影像的那個點的距離來確定的,就電視攝像機而言,這個點就是CCD的靶面。焦距越短,水平視場就越開闊,於是影像也就越小,水平視場隨著焦距的增加而變窄,而被攝體則隨之增大。

5 變焦鏡頭 -變焦範圍及焦距

變焦鏡頭圖解
變焦鏡頭通常使用一個諸如「21×7.5」的二元數組來加以說明,前面的數字「21」是變焦範圍,是該鏡頭的最長焦距與最短焦距之比;後面的數字「7.5」是以毫米為單位的最短焦距,可以表明該變焦鏡頭的最大視角。懂得這個含義便可以很容易知道,這個21×7.5的變焦鏡頭可以從7.5毫米(可以得到的最大視角的焦距)變換到157.5毫米(可得到的最長焦距)。

知道了鏡頭的焦距(f)和所拍攝景物的距離(d),可以很容易的計算出攝像機所能拍攝的景物大小x(水平方向)和y(垂直方向),這可以幫助攝像師有目的的選取使用不同變焦範圍的鏡頭。下面就介紹一下計算方法:演播室攝像機所用的CCD是2/3英寸的,其成像尺寸為8.8×6.6mm, x=8.8(d/f)mmy=6.6(d/f)mm 。

隨著鏡頭製造水平的提高,現在的攝像機廣角鏡頭最短焦距已經達到了4毫米(能攝取距攝像機1米遠的身高1.8米的人全景),而長焦鏡頭的最長焦距能夠達到1100毫米以上(能攝取距攝像機300米外身高1.8米的人全景),這是非常驚人的,在以前根本不敢想象。

另外,對於變攜式鏡頭,根據調焦組鏡片在調焦時的移動狀態可分為內聚焦鏡頭和外聚焦鏡頭。內聚焦鏡頭調焦時,調焦組的前三片鏡片中的最前面一片固定不動,只有中間一片或後面一個鏡片移動,因而固定在其套筒上的遮光罩不隨調焦轉動,允許遮光罩做成方形口,能更有效的減少雜散光,提高圖像質量。但內聚焦鏡頭要求雙層套筒結構,對機械精度要求較高。外聚焦鏡頭調焦組的幾片鏡片和遮光罩都固定在一個套筒上,幾個鏡片同時移動,遮光罩也隨之移動,因而只能安裝圓形遮光罩,減少雜散光效果不如方形遮光罩,但是機械結構簡單。

6 變焦鏡頭 -鏡頭變焦原理

變焦鏡頭變焦原理圖
光學變焦就是通過移動鏡頭內部鏡片來改變焦點的位置,改變鏡頭焦距的長短,並改變鏡頭的視角大小,從而實現影像的放大與縮小。上圖中,紅色三角形較長的直角邊就是相機的焦距。當改變焦點的位置時,焦距也會發生變化。例如將焦點向成像面反方向移動,則焦距會變長,圖中的視角也會變小。這樣,視角範圍內的景物在成像面上會變得更大。

7 變焦鏡頭 -鏡頭的調節

變焦距鏡頭的日常操作是調光圈和變、聚焦,但為了保證變焦距鏡頭正常工作,后焦距的調節、倍率鏡以及超近攝鏡的使用、中性濾色片的使用技巧和光圈跟蹤的調節就很重要。

1. 后焦距的調節
在鏡頭新安裝到攝像機上或在變焦距時圖像清晰度隨著焦距變化的情況下,需要調節后焦距。調節方法如下:
拍攝一幅具有不同細節的圖像(最好是專用的測試卡),物距為3米~5米,調節光圈到合適位置,使得尋像器上得到清晰的圖像。

在最長焦距下用調焦環將圖像調到最佳清晰度。

在最短焦距下調節后焦距環,使圖像清晰度最佳。在調節后焦距環時,要先將鎖定螺絲鬆開,然後才能轉動后焦距環。

重複前兩個步驟,直到焦點準確跟蹤,在變焦距時圖像清晰度始終保持不變,然後擰緊后焦距環的固定螺絲。

2. 倍率鏡的使用
一個變焦距鏡頭的焦距,其連續調節的範圍是有限的,比如一個21×7.5的變焦鏡頭可以從7.5毫米(可以得到的最大視角的焦距)變換到157.5毫米(可得到的最長焦距),它的變焦距倍數為21,若將倍率鏡(EXT)選擇開關從×1檔換到×2檔,其變焦倍數仍然是21,但是焦距變化的範圍改成了2×(7.5~157.5)=15毫米~315毫米。

使用倍率鏡需要注意以下幾個問題:
加入倍率鏡后,鏡頭的相對孔徑減小,到達像面的光通量將減少到原來的1/4,因此,光圈需要加大兩檔。在光照較暗的時候不宜使用倍率鏡,否則拍攝的圖像將發暗。

使用倍率鏡后,所拍攝圖像的透視畸變和幾何畸變將變大。

3. 超近攝鏡的使用
各種鏡頭的近攝距離都在60厘米以上,對近攝距離以內的物體是不能聚焦的。為了能拍攝貼近鏡頭的物體,變焦距鏡頭在鏡頭後部都安裝了超近攝鏡,標有「MACRO」的字樣。超近攝鏡的使用方法如下:

將超近攝鏡環上的鎖釘提起或鬆開(視具體結構而定),轉動超近攝環向標有MACRO字的白線方向推去,直到推不動為止。

轉動鏡頭的調焦環到最近距離上。

對準拍攝物,用聚焦環調節清晰,進行拍攝。

拍攝完畢后,將超近攝環及鎖釘恢復原來狀態。

4. 景深的控制
每當鏡頭為一個被攝物調好焦點后,在該被攝物前後一段範圍內的所有物體也是清晰的。這個調焦清晰的範圍就叫做景深,它作為鏡頭的一種重要的光學特性可作為藝術創作的工具。當主被攝物體連同周圍所有被攝物體都能聚焦清晰的空間很大時,就說這個鏡頭的景深大;如果該主被攝物體周圍的這種空間不大,則稱這個鏡頭的景深小。

無論從藝術還是從技術的角度出發,景深都是很重要的。從藝術上說,景深在創作鏡頭的整個透視效果方面起著重要的作用;從技術上說,一個景深大的鏡頭,跟拍比較容易,如果景深小,那就要隨著攝像機或被攝物體的移動而不斷的調焦。

決定一個鏡頭的景深的三個要素是焦距、光圈和攝像機與被攝物的距離。

鏡頭焦距越短景深越大,景深隨焦距的增加而減小。

鏡頭的光圈越小,景深就越大。

被攝物與攝像機之間的距離越大,景深就越大。

此外,景深在主被攝物後邊的距離大於前面的距離,也就是說,位於主被攝物後面的那些被攝物體的清晰聚焦範圍大於其前面的範圍。

8 變焦鏡頭 -鏡頭透光度與焦距

變焦鏡頭變焦鏡頭
F是鏡頭的透光度。F越小,鏡頭的透光性越好。f是鏡頭的放大比率。如,f=1.4時,就是說,在一固定的位置上,畫面可放大1.4倍。鏡頭的光圈是用數值來表示的,一般從1.6-2.0,為使用方便,一個鏡頭設置多檔光圈,光圈的數值越大,光圈就越小,光通量也越少,每一個鏡頭的最大光圈都用數值標在鏡頭的前方。

焦距也是用數值來表示的,通常從50-210,分為短焦、標準和長焦,還有超短和超長焦的。數值越小焦距越短,數值越大焦距越長,投影機對鏡頭焦距的要求正投一般在50-140,背投一般在35左右,焦距決定了打滿預定尺寸時投影機與影幕的距離,焦距越短,投影機與影幕的距離就越近,反之就越遠。如果要在短距離投射大畫面就需要選擇短焦鏡頭的投影機,反之則需要選擇長焦鏡頭。一般的投影機都為標準鏡頭。

9 變焦鏡頭 -相關詞條

數碼相機

移軸鏡頭

定焦鏡頭

超廣角鏡頭

微距鏡頭


10 變焦鏡頭 -參考資料

[1] 太平洋電腦網 http://dc.pconline.com.cn/jiqiao/jq/0703/980325.html
[2] 迪拜攝影網 http://www.dpnet.com.cn/html_school/2000-9/20000922_97.html
[3] 中互 http://www.u-vv.com/vv/photo/files_doc/166594.shtml
[4] 天之文 http://bbs.astron.ac.cn/thread-10338-1-1.html
[5] http://www.2046hd.cn/printtab.asp?tab=jfhb&id=119

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