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相機鏡頭光學中的一些疑難問題的解釋

日期：2025-11-14 03:33

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摘要：1、變焦和對焦有什么區別？變焦就是改變鏡頭的焦距（準確說是像距），以改變拍攝的視角，也就是通常所說的把被攝體拉近或推遠。例如18-55mm和70-200mm鏡頭就是典型的變焦鏡頭。焦距越長，視角越窄。對焦通常指調整鏡片組和底片（傳感器平面）之間的距離，從而使被攝物在CCD/CMOS上成的像清晰。我們通常說的“調焦”一般指“對焦”。有些人認為定焦鏡頭不能調焦的說法是錯誤的。 2、為什么鏡頭的*大光圈處通常成像不佳，或者說“成像比較肉”？ ...

1、變焦和對焦有什么區別？

變焦就是改變鏡頭的焦距（準確說是像距），以改變拍攝的視角，也就是通常所說的把被攝體拉近或推遠。例如18-55mm和70-200mm鏡頭就是典型的變焦鏡頭。焦距越長，視角越窄。

對焦通常指調整鏡片組和底片（傳感器平面）之間的距離，從而使被攝物在CCD/CMOS上成的像清晰。

我們通常說的“調焦”一般指“對焦”。有些人認為定焦鏡頭不能調焦的說法是錯誤的。

2、為什么鏡頭的*大光圈處通常成像不佳，或者說“成像比較肉”？

追求成像的銳利應該是所有鏡頭的追求。鏡頭的光圈值一般從F1.2 - F32不等，例如F1.8 - F16，對于普通的單反鏡頭來說，通常成像*銳利的光圈值是F5.6或者F8，為什么呢？這涉及到2個概念，一個是球差、一個是衍射。

衍射：超小光圈處影響銳利度的因素。

衍射（diffraction）是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現象。在經典物理學中，波在穿過狹縫、小孔或圓盤之類的障礙物后會發生不同程度的彎散傳播。

與之相關的概念有愛里斑、瑞利判據，感興趣的可以自行搜索，在此不再展開。

球差：大光圈處影響銳利度的因素。

我們通常看到的透鏡成像的簡化圖中，平行光通過透鏡以后匯聚于一點，這點叫做焦點，其實真實的情況并非如此。如下圖所示：

光線既然不能**匯聚，也就不可能產生銳利的成像。當光圈大（光圈F值小）的時候，透鏡接收光的圓面很大，于是光線的匯聚處會非常分散，造成成像不銳利。當光圈縮小的時候，透鏡接收光的圓面很小，這時候光線經過透鏡以后，匯聚處相對來說更集中一些，這樣成像也就更加銳利了。

當然一般來說對焦不會非常準確，光圈小的時候景深更深，也會顯得更銳利，但這是后話了。

當然，對于實際的鏡頭來說，鏡頭內部的鏡片是很復雜的，可能有幾片甚至十幾片鏡片，有些鏡片的材質還較為昂貴，例如螢石，它們的主要作用其實就是改善鏡頭的光學素質，校正各種球差、彗差、色散、畸變等等。

例如EF 200mm f/2L IS USM鏡頭：

3、為什么有些微距鏡頭不能在遠處對上焦？

這就要從成像的*基本公式講起了。

焦距的定義是：指平行光入射時從透鏡光心到光聚集之焦點的距離。

我們通常認為定焦鏡頭的焦距不變，這種說法當然沒有什么問題，但值得注意的是：焦距是在平行光入射的情況下定義的。另外一種準確的說法是：定焦鏡頭像距不變、視角不變。

普通定焦鏡頭可以認為焦距不變。例如50mm F1.8，它的*近對焦距離是450mm，物距比450mm小一點點。根據上面的公式，此時1/u就非常小了，可忽略，此時v≈F，即焦點落在像面上。可認為焦距基本不變。

但是對于佳能“百微”和尼康“105微”這樣的微距鏡頭來說，*大放大比例是1倍，此時對焦距離就很近了，此時相對于焦距來說，1/u就不可以忽略了，這時算出來的實際的透鏡焦點到光心的距離就不等于之前的焦距了。

對于“百微”和“105微”這樣的鏡頭來說，由于其極特殊的光學結構，既可以在無窮遠處合焦，也可以在很近的“不同”位置合焦。這是靠移動鏡頭內部的多組鏡片組實現的。

說了這么多，還是沒有解釋為什么有些微距鏡頭只能在確定的位置對焦啊。為了簡化問題且易于理解，我以單反加裝近攝接圈為例，很多玩單反的微距愛好者由于囊中羞澀應該都買過近攝接圈進行微距創作，如果是50mm定焦鏡頭加近攝接圈，那么鏡頭的合焦距離就是一個確定的距離。如果是18-55mm變焦鏡頭加近攝接圈，那么鏡頭的合焦活動范圍就是很小的一段距離。為什么呢？

插一句，接圈是什么？接圈就是一截接口處有螺紋或者卡口的鋼管。好比你想夠到高處的東西，所以你踩在一個凳子上面，腳底到地面的距離強行拉大了。接圈就相當于凳子。

說到接圈這又涉及到一個概念——法蘭距。法蘭距就是鏡頭卡口到相機底片的距離。那么你接了一個接圈就相當于強行拉長了法蘭距。

由于你強行拉長了法蘭距，像距v必然變大很多。而焦點到光心的距離F基本變化不大，所以像距u會大大較小。假設加了接圈以后，像距v = 2F ，那么此時u = 2F ,也就是只有物距等于2F的時候才能**合焦。這就解釋了為什么有些微距鏡頭不能在無窮遠處對焦。也解釋了，為什么變焦鏡頭加了接圈以后合焦活動范圍有很小的一段距離，而不是固定的距離。（因為變焦鏡頭的焦距變化范圍大一些）

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