隨著鏡頭轉接玩法的越來越流行,好多老款與新品的135全長焦鏡頭成為攝影者正常驗光或是嘗試轉接的鏡頭類型,其中標準鏡頭便是最受歡迎的類型之一。并且,在挑選那些鏡頭時,有必要了解其光學結構設計及成像質量方面的特性。
對于長焦為36mm×24mm的135全長焦單反來說,43mm左右焦距的鏡頭也稱為“標準鏡頭”,具體包括了40-50mm焦距的變焦鏡頭,可以修身地擴充到55mm或58mm。在這種新老鏡頭的光學結構中,主要有雙高斯對稱(Gauss)、天塞()、索納()、反望遠()及前組內凹等幾種主要光學結構設計。
雙高斯對稱(Gauss)結構
雙高斯對稱結構,結構,主要用于50-100mm的標準鏡頭和中畫幅鏡頭中。該鏡頭結構具有較好的像場平整度,并對球差、像散、色差等給與了挺好的校準。
初期的結構在誕生時,因為鏡框數目較多,且當時并未發明鏡框鍍膜技術,鏡頭的抗反光性能并不高,會形成一些嚴重的磁暴現象。并且,此種鏡頭在焦段全開時的慧形像差較顯著,以造成成像偏“軟”的現象,因而初期結構鏡頭的焦段并不大,只能達到F4.5。以后,通過不斷的改良,到1950年代早已能很容易地實現F1.4焦段。過去很長時間里,各大廠商的50mm標準鏡頭結構都十分相像,F1.4焦段的鏡頭大多是6組7片結構,而F1.8焦段大多是5組6片的設計。
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在雙高斯對稱結構設計中,也存在一些“變種”鏡頭,其中最具傳奇色調的當屬康泰時為日本國家民航航天局(NASA)訂制的50mmF0.7。這支鏡頭的光學結構可以分為前后兩部份:前部4組6片相當于一個大焦段的85mm中畫幅鏡頭,前面的2片相當于一個減焦增光結構——今天,、等減焦增光轉接環,基于同樣的設計思路。
為了修正慧形像差,單反廠商開始在高檔標準鏡頭中引入非球面鏡框,比較具有代表性的產品有佳能Noct58mmf/1.2(1片大口徑碾磨非球面)、AF-S尼克爾58mmf/1.4G(2片非球面鏡框),索尼的T*50mmf/1.4ZASSM(2片非球面鏡框),尼康EF50mmf/1.2LUSM(1片非球面鏡框)等。值得一提的是,索尼T*50mmf/1.4ZASSM鏡頭還采用了后組測光,測光性能比采用整組測光的大多數標準鏡頭表現更好。
天塞()結構
天塞結構,也常稱為康泰時天塞(Zeiss)。最初的天塞結構得最大焦段僅為F6.3。因為該光學結構的設計相對簡單,典型的天塞鏡頭中設計有4個鏡框,并將其分做3組(第3片與第片為黏合),具有解像力高、反差高、畸變較小的特征雙凸透鏡成像原理特征,壓倒了之前的各類鏡頭,并獲得了“相機的鷹眼”的盛譽。
天塞結構的鏡頭還可分為前組與全組兩種測光設計:前組測光設計的優點是制造工藝較簡單,但球面像差的矯治有一定的損失雙凸透鏡成像原理特征,而全組測光設計則采用了全鏡頭整體式測光的設計,對球面像差的矯治較好,但缺點是機械結構的設計較為復雜,成本也相對較高。
現代的標準鏡頭中,采用天塞結構的產品大多為薄型鏡頭或則說巧克力型鏡頭,代表產品有尼康EF40mmf/2.8STM(4組6片結構,包含1片非球面鏡框)、尼康的AI尼克爾45mmf/2.8P(標準的3組4片)、Y/C45mmf/2.8(標準的3組4片)、福倫達40mmf/2.0(5組6片結構,包括1片非球面鏡框)等。
索納()結構
索納結構最突出的特征是重量輕、結構簡單且焦段較大。與結構相比,索納結構中的鏡框多采用了黏合工藝(第2、3、4片鏡框及第5、6、7片),其鏡框表面與空氣的接觸面更少,能急劇提高對比度及控制磁暴的形成。與天塞結構相比,其最大焦段下的色散控制能力更得以急劇提高。
現在,提及索納結構,你們首先想到的都是135mmf/2、135mmf/1.8這樣的大焦段中畫幅鏡頭。實際上,在標準鏡頭中,索納結構也偶有客串,比如康泰時的ZM50mmf/1.5鏡頭等。
反望遠結構
眾所周知,望遠式鏡頭均采用了后置凸透鏡,前置凹透鏡的放大原理,而反望遠式機構恰好與之相反,多用于焦距較短的鏡頭,主要是解決相機、攝影機、大長焦短焦須要較長鏡后距的情況。在光學設計上也有其他用處,例如入射光線更垂直于CMOS影像傳感,可急劇提高鏡頭在整個畫面區域上的碼率(尤其是邊沿音質)。并且,此種結構能夠急劇改善四角失光的問題,并能將最大焦段減小。并且,反望遠結構也有其缺點:前組鏡框的半徑較大,整體的寬度與容積也較大。諸如,康泰時Otus55mmf/1.4是77mm的口徑,重量約為970-1030克,而適馬的ART50mmf/1.4DGHSM也同為77mm濾鏡口徑,重量也達到了815克。
盡管反望遠結構設計能做到大焦段及邊沿的高幀率,但其容積與寬度較大,且須要添加一些補償鏡組,來改善整體成像質量。
這是因為反望遠式結構為非整體對稱式設計,在近距離拍攝時,其成像質量常常會增加,或是導致場曲像差(由像場彎曲引起的像差),因而在結構設計中常常會加入一些額外的近攝補償鏡框與機構,便于在近拍時改變不同鏡框間的相對距離,來提升成像的清晰度。
前組內凹式設計
近些年來一些標準鏡頭采用了前組內凹式結構,代表產品有索尼E35mmf/1.8OSS、FE55mmf/1.8ZA,騰龍SP45mmf/1.8DiVCUSD,康泰時的50mmf/1.4與85mmf/1.4。雖然,這種鏡頭也可分為兩部份:前組相當于是一組廣角附加鏡(為了減焦增光),后組則是一個中畫幅大焦段的光學結構,比如上文提到的康泰時50mmf/0.7鏡頭,就是將“廣角附加鏡”加在鏡組前端,這些前組內凹式結構則是將“廣角附加鏡”加在鏡組后端。
從康泰時50mmf/1.4的鏡組設計中(前組內凹式),可以看出第1片鏡框為凹透鏡,主要起到減焦增光的作用(左圖),此種設計將逐步成為大多數新一代標準鏡頭的設計。
值得一提的是,康泰時50mmf/1.4和索尼在2011年公布的50mmf/1.4鏡頭結構十分相像,這些設計除了能改善音質,還可以實現光學變焦和內變焦,增強鏡頭的幀率,但也有可能導致幾何畸變的減小,需進行矯治。