照相机构造原理详解

一、照相镜头的光学特性
照相镜头的光学特性可由三个参数来表示，即照相镜头的焦距f、相对孔径D/f和视场角2ω。其实就135照相机而言，其标准画幅已确定为24mm X 36mm，则其对角线长度为2η=43.266。照相机镜头的焦距f和视场角ω之间存在着以下关系：
tgω=η/f
式中：2η——画幅的对角线长度；
f——镜头的焦距。
照相机镜头的另一个最重要的光学特征指标是相对孔径。它表示镜头通过光线的能力，用D/f表示。它定义为镜头的光孔直径（也称入瞳直径）D与镜头焦距f之比(图1-2-9)。例如有个照相机镜头的最大光孔直径是25mm，焦距是50mm，那么这个照相机镜头最大相对孔径就是1/2。相对孔径的倒数称为镜头的光圈系数或光圈数，又称F数，即F=f/D。 
在照相机的镜头上都应标有光圈数。国家标准按照光通量的大小规定了各级光圈数的排列次序是0.7，l，1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22…但国家标准允许镜头的最大相对孔径标记可以不符合标准系列中的数字。当焦距f固定时，F数与入瞳直径D成反比。由于通光面积与D的平方成正比，通光面积越大则镜头所能通过的光通量越大。因此当光圈数在最小数时，光孔最大，光通量也最大。随着光圈数的加大，光孔变小，光通量也随之减少。光圈每差一级（其数值比都是1.414），其光通量就相差一倍，如果不考虑各种镜头透过率差异的影响，不管是多长焦距的镜头，也不管镜头的光孔直径有多大，只要光圈数值相同，它们的光通量都是一样的。对照相机镜头而言，F数是个特别重要的参数，F数越小，镜头的适用范围越广。
二、照相镜头的分类
照相镜头的分类方法很多，但通常按下述的方法来分类：
(l)按镜头的焦距或视场角来分类，把镜头分成：标准镜头，短焦(广角)镜头，长焦(望远)镜头三类。
一般照相机出售时，大都配置有标准镜头。标准镜头的焦距和底片画幅的对角线长度基本相等。其视场角虽仍有大小差别（一般在45°～55°之间），但大都接近人眼的视角。因此用标准镜头拍摄的照片，其画面景物的透 视关系比较符合人们的视觉习惯。由于标准镜头的焦距、视场角、拍摄范围、景深，以及在相同拍摄距离上所获得的影象尺寸等均比较适中，因而这种镜头应用最广泛，最适合拍摄人像、风光、生活等各种照片。
广角镜头就是短焦距镜头。根据焦距的长短又有广角与超广角镜头之分。其特点是：焦距短、视场角大、拍摄景物范围广。在环境狭窄无法增加距离的情况下，使用广角镜头可以扩大拍摄视野，在有限距离范围内拍摄出全景或大场面的照片。广角镜头还具有超比例地渲染近大、远小的特点，有夸张前景的作用。在摄影中可充分利用其所创造的特殊透 视关系，来夸大景物的纵深感，突出所强调的主体部分。广角镜头的焦距较短，景深较长，拍出的照片远近都很清晰。因此，它比技适合于抓拍一些来不及从容对焦的活动，比较适宜拍摄大场面的新闻照片，或在室内拍摄家庭生活照片等。由于广角镜头的祝场角大，景深范围大，在风光摄影中它是不可缺少的摄影镜头。目前市场上一般的塑料自动照相机都装配了广角镜头。
中焦距镜头属于长焦距镜头一类，中焦距镜头的焦距约为标准镜头焦距的两倍，长焦距镜头其焦距则更长一些。其共同的特点是：焦距长，视场角小，在底片上成像大。所以在同一距离上能拍得比标准镜头更大的影象。它适合于在远处拍摄人物或动物的活动，拍摄一些不便于靠近的物体，从而获得神态自然、生动逼真的画面。由于中、长焦距镜头的景深范围比标准镜头小，利用此特性有利于虚化对焦主体前后杂乱的背景，而且被摄主体与照相机一般相距比较远，在人象或主景的透 视方面出现的变形较小，拍出的人象会更生动，因此人们常把中焦镜头称为人像镜头。一般的民用用户很少使用长焦镜头，这是因为长焦镜头的镜筒较长，重量重，价格相对来说也比较贵，而且其景深比较小，在实际使用中较难对准焦点，因此常用作专业摄影。 
(2)按镜头的聚光能力分为超透光力镜头，照相物镜其相对孔径的大小应达到1:2.8以上；强透光力镜头，1:3.5～1:5.8；正常透光力镜头，1:6.3～1:9；弱透光力镜头，小于1:9。
(3)按镜头的焦距能否变化，又可分为定焦镜头和变焦镜头两类。