转帖：定焦、变焦和恒定变焦镜头杂谈(一）

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众所周知，普通变焦镜头的光圈环上总是标有两组数据，这是什么意思呢？初学者经常问到这个问题。它其实是向你表明：该镜头的光圈会随着焦距的变化而相应变化，如AF变焦尼克尔1：4.5-5.6/80-200mmD镜头，也就是说此镜头假设我们保持最大光圈4.5时，在ffice:smarttags" /><?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com[img][/img]80mm为F4.5，随着焦距的增加，光圈实际上逐渐发生变化，到200mm端时，虽然光圈值仍然设在F4.5的刻度上，但实际光圈却悄然地变成了F5.6，这就是所谓的“光圈浮动”，所以普通变焦镜头也叫“浮动光圈镜头”。
再如我们以70-210mm/F4.5-5.6变焦镜头为例，当你用F8光圈在70mm端用A档手持拍摄时，假定快门速度为1/125秒，根据快门速度与焦距的原理，则不存在“手震”的负面影响，你能够拍摄到很清晰的照片，但当你把将焦距推至到210mm端时，而且在光线不变的情况下，那么此时光圈会“自动”地变为F11，相机也就会根据镜头通光量变化而自动地将快门速度改变至1/60秒，这时就开始有点小问题了，假设你仍然手持拍摄必然会产生因“手震”带来的负面影响，结果就是难以拍摄到清晰的图片（实际需要1/250秒以上的速度才能克服“手震”影响，或者使用脚架等稳定相机），有许多人看着一大堆模糊的照片，无比悲愤地认定自己使用的变焦镜头是“狗头或烂头”，被镜头制造厂家的廉价镜头给骗了，这中间确实存在着一种对镜头生产厂家的误解，是一些摄友对浮动光圈镜头会“自动浮动”的这个天生的特点不了解的一种误解，也是一些摄友在使用浮动光圈变焦镜头后，经常会出现照片效果不理想或片子糊了的根本原因，所以浮动光圈镜头有一个很出名的雅号：叫“无声杀手”，它会无声无息地谋杀你的胶卷或画面效果。
      浮动光圈镜头因此要这样设计，主要目的是为了减轻透镜的直径、重量和降低制造成本，但浮动光圈镜头的最大的缺点就是：你必须要忍受随着焦距的变长镜头光圈口径也跟随着下降的痛苦、在低照度光线下不能手持拍摄、不得不使用高感光度胶卷、景深变化等等的痛苦，所以一些发烧友有了银子就总想烧一烧定焦镜头或恒定光圈变焦镜头，这是有一定道理的。
光圈的相对口径也可称为焦强，即镜头允许光线进入的能力，指镜头上的光孔。光孔越大，光就进来得越多，所需曝光时间就越短，因相机抖动对清晰度的影响就越小。即使在光线较弱时，光孔大的镜头也能拍摄（如F1.2、1.4、2、2.8等），而在使用光孔较小的镜头时就很难拍摄了（如F4.5以上）。
光圈口径大小对所需要的透镜直径影响非常大。焦距短时，透镜离胶片层距离很近，光线能量损失很少，小直径光孔就足够了。焦距长时，一方面光进入路径长，另一方面长焦距取景的范围小，光线能量损失也大。

假设想让同样量的光线到达胶片，光孔直径就应必须相应地增大。基本公式是：在焦强(光圈)不变的情况下，焦距增加一倍其透镜直径也必须增加一倍。如100mm焦距的镜头想与普通标准50mm焦距镜头一样的达到F2.8，光孔直径就是普通标准镜头的2倍，200mm镜头的直径则必须是普通标准镜头的4倍，400mm镜头的直径就是必须是标准镜头的8倍，这就是为什么同样相对孔径的长焦镜头的透镜直径必须比广角镜头大上几倍的根本原因所在，也是制造恒定光圈变焦镜头的主要原理所在。 恒定光圈变焦镜头也可称之为无级变焦镜头，其设计要求很高，镜头可调节的最大焦距决定了透镜直径。假设想造1：2.8/28-200mm的恒定光圈变焦镜头，那就需要在200mm能时能把与1：2.8相对的光线能量带到胶片层或感光层上，也就决定了必须采取大孔径透镜来保持高焦强，但采用大孔径的透镜又带来了像差的质量下降，为控制像差的质量，既采取高焦强又保持高质量的成像效果，在相反焦距（下端广角，上端长焦）时的像差控制要求精度很高，必须找到其最佳平衡点。这样一来，设计上所需要的光学系统变得庞大而复杂，透镜的制造成本必然大大增加，曾经有许多人提出制造一种质量顶级的“一镜走天下”镜头，很久以来就不断有人提出能不能制造出一款18—200mm焦距，f1.4恒定光圈并具备防抖及1:1微距功能的镜头？我想这是犯了一个常识性的错误，从世界上照相机镜头制造厂家目前和将来很长时间内的镜片制造技术趋势来讲，可以说这是一个我们根本无法达到的一个美丽幻想，这并非制造厂商有能力制造但为了追求利润的最大化而故意不制造出来，假设真是这样，那么为了本国的国家利益例如军工产品上就完全可以制造出来，其实各镜头制造厂商是非常乐意把他们能够达到的制造镜头最高技术水平展示于人，如尼康号称“鹰之眼”的镇宝之物AI 58mm/F1.2；佳能的50mm/F1.0，都是照相机镜头制造历史上的极端例子，但为什么至今仍然没能制造出18mm到200mm焦距且F1.4的恒定光圈镜头呢？这是因为制造技术上巨大困难和障碍的难以逾越，难在何处？难就难在要求从18mm至200mm始终都要保持在1.4的高焦强上，先且不说透镜因这样的技术标准要求而变得有多复杂，单从透镜的直径达到和超过208mm就吓死人，假设再加上镜头的外径将达到近350mm以上，你可以试想：有谁能扛得动这超级重量的镜头，目前世界上什么相机的机身的卡口能锁定它？真的制造出来了，它那天文数字般售价谁能承受得起？ 这样的超级镜头只有一种例外，一些世界上大型的天文望远镜和著名的哈勃望远镜能够不惜成本，确实已经达到这样的制造技术指标。但它的外观是极其庞大而复杂的，其制造成本也是以亿为单位的美元堆起来的。 所以恒定光圈与浮动光圈镜头在价格上、体积上和重量上的差异如此之大就不难理解了。就以定焦标准镜头为例，F1.2、F1.4和F1.8在售价上往往相差几倍，其根本原因不在于增大了半级光圈，而在于光圈越大透镜的直径就必然越大，随着透镜直径的增大，其制造难度的增加和制造成本的必然大大地增加。 为什么越是大光圈的定焦镜头和长焦恒定大光圈镜头，其重量也越重？这并不是制造厂家想有意这样做，实际上如何减轻镜头的重量一直是制造商长期努力的方向，但因为上述原因的存在和技术上难度，其减轻重量一直是非常难以解决的一件事情。