廣角鏡頭

廣角鏡頭又稱短焦距鏡頭，是一種焦距比標準鏡頭短、視角比標準鏡頭大的鏡頭。廣角鏡頭可以分為兩種:普通廣角鏡頭和超廣角鏡頭。普通廣角鏡頭的焦距一般為38-24mm，視角為60-84度。超廣角鏡頭的焦距為20-13毫米，視角為94-118度。從1812年新月形鏡頭的出現(xiàn)到1862年世界上第一個廣角鏡頭的誕生，再到20世紀四五十年代各大鏡頭行業(yè)品牌發(fā)布其第一個廣角鏡頭，再到20世紀70年代廣角鏡頭技術(shù)的成熟，廣角鏡頭在功能和質(zhì)量上都取得了長足的進步。如今，廣角鏡頭因其高性能而被廣泛使用。

廣角鏡頭視角廣、景深大，適合拍攝遠景和全景畫面，也適合表現(xiàn)開闊的空間和宏大的場景。它還具有失真效果。合理利用這一特性可以使畫面呈現(xiàn)出獨特的視覺效果，用不好或不符合使用場景就會使畫面失真。廣角鏡頭廣泛應(yīng)用于風景攝影、人物攝影、體育攝影、新聞攝影、紀實攝影等。

問世

1812年，新月形透鏡的出現(xiàn)對光學透鏡的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。1862年，美國人Harrison和Sheeni在中心光圈周圍對稱放置了兩個月牙形透鏡，并成功制造了世界上第一個廣角透鏡。

首發(fā)

早期的鏡頭產(chǎn)業(yè)主要集中在德國和日本，如德國的萊茨、露萊和蔡司，日本的佳能、尼康和奧林巴斯。二戰(zhàn)后，“日本光學”開始為公眾生產(chǎn)相機，并于1946年將他們的35mm定焦廣角相機命名為“尼康”。同年，佳能開始發(fā)布自己的鏡頭，并于1951年發(fā)布了由佳能獨立設(shè)計和制造的第一款廣角鏡頭Serena 28 mm f/3.5i。

迭代

20世紀70年代，各種品牌的廣角鏡頭百花齊放，幾乎每個品牌都推出了規(guī)格為24-35mm F3.5的廣角變焦鏡頭，這是超廣角鏡頭的鼻祖。此后，佳能相繼推出了20-35mm、17-35mm和16-35mm的超廣角變焦鏡頭，其他品牌也緊隨其后。超廣角每增加1毫米，視野就會發(fā)生明顯變化。2007年，尼康推出了14-24毫米鏡頭，成為那個時代最強的超廣角變焦鏡頭。攝影圈出現(xiàn)了“尼康拍風景，佳能拍人像”的論調(diào)。廣角技術(shù)逐漸成熟，廣角鏡頭的性能也逐漸升級。1994年，尼康提出了光學防抖技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用于鏡頭，減少了相機抖動帶來的模糊，提高了鏡頭的性能，促進了更高質(zhì)量的廣角鏡頭的發(fā)展。

焦距：普通廣角鏡頭的焦距一般為38-24mm；超廣角鏡頭的焦距為20-13毫米。短焦距的廣角鏡頭視野開闊，更適合拍攝較大場景的照片，如建筑物和風景。廣角鏡頭有兩種對焦方式:手動對焦和自動對焦。自動對焦的優(yōu)點是方便快捷，適合拍攝風景、運動或人像。手動對焦可以更準確地聚焦在目標物體上，適合微距拍攝。同時，不同的拍攝條件需要不同的焦距，因此您可以根據(jù)自己的需求選擇焦距。

最大光圈：出色的光圈特性可以使廣角鏡頭具有更好的光學質(zhì)量。光圈不僅可以控制畫面的景深，影響光圈的亮度，還可以模糊背景或前景。最大光圈決定了鏡頭的透光能力和拍攝條件。廣角鏡頭通常具有更大的光圈，允許更多的光線進入鏡頭，即使在弱光條件下也可以獲得更清晰、更純凈的圖像。

適配類型：當相機和附加鏡頭的卡口不一致時，需要適配器來連接附加鏡頭。廣角鏡頭適配器實現(xiàn)了不同卡口的廣角鏡頭與相機的連接。由于型號和品牌不同，適配器的重量和尺寸也會有所不同。尺寸和重量較小的適配器更便于攜帶。適配器允許使用混合品牌的鏡頭和相機，但一些更便宜的適配器只能提供手動控制，這也可能會影響圖像的穩(wěn)定性。

透鏡數(shù)量：一個透鏡由幾個透鏡組成，這些透鏡也稱為透鏡。光線穿過每個鏡頭，最終到達傳感器，從而形成圖像。鏡片的數(shù)量和排列會影響鏡片的性能。一般來說，鏡頭數(shù)量越多，畫面畸變程度越小，成像質(zhì)量越好。但是，隨著鏡頭數(shù)量的增加，鏡頭的成本和重量也隨之增加，因此鏡頭數(shù)量由實際要求和條件決定。

圖像傳感器：圖像傳感器是一種能將光學圖像轉(zhuǎn)換成電信號的電子器件。它具有捕獲光學圖像中的信息并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以進行后續(xù)圖像處理、存儲和顯示的功能。優(yōu)秀的傳感器具有高集成度、低功耗、低噪聲、低成本、高分辨率和快速讀取等特點。圖像傳感器包括CIS傳感器、CMOS傳感器、TOF傳感器、InGaAs傳感器、BSI傳感器等。

透鏡材料：廣角鏡頭通常由光學玻璃或其他特殊材料制成。就材料而言，鏡片可分為塑料鏡片和玻璃鏡片。玻璃鏡片需要一片一片地打磨，加工難度大，但透光率更高。塑料鏡片便于自動化批量加工和批量生產(chǎn)，但其透光率不如玻璃鏡片。此外，還有一種玻璃塑料混合鏡頭，它結(jié)合了兩者的優(yōu)點。

材料選擇

透鏡材料：鏡片的常見材料包括玻璃和合成塑料。相比之下，玻璃材質(zhì)的鏡頭透光率和色彩還原更有優(yōu)勢。

鏡頭筒材料：相機的鏡筒大部分是塑料的，手機的相機是金屬的。

外觀設(shè)計

鏡頭的表面結(jié)構(gòu)包括:鏡頭、變焦環(huán)、對焦環(huán)、距離刻度、防抖開關(guān)和鏡頭安裝標記。

變焦環(huán)：變焦環(huán)用于改變鏡頭的焦距。定焦鏡頭由于焦距固定，無法變焦。所以變焦環(huán)只存在于變焦鏡頭上。對焦環(huán)可以旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)精確對焦。聚焦環(huán)的位置可以位于鏡頭的前面或后面，并且對于不同種類的鏡頭，聚焦環(huán)的位置可以不同。距離刻度顯示鏡頭的延伸范圍以及鏡頭和拍攝對象之間的距離。它對于手動對焦的拍攝非常有用，一些自動對焦鏡頭沒有時間標記。開啟防抖開關(guān)后，可以產(chǎn)生光學防抖補償效果，補償手持拍攝時鏡頭的抖動幅度，實現(xiàn)光學防抖。使圖像在低速快門下仍能呈現(xiàn)清晰的效果。

鍍膜：鏡片鍍膜的作用是增加透光率。鍍膜決定了鏡頭的成像質(zhì)量。通過減少光的散射和反射，保證透光率，進而保證鏡頭的最佳畫質(zhì)。各大品牌都有自己獨特的涂層技術(shù)，例如佳能的空氣球形涂層，尼康的納米晶體涂層和富士的超級電子束涂層。

核心架構(gòu)

原理：光線穿過小孔，在另一端的光屏上形成與光源形狀相同的投影。通過這一原理，當時的藝術(shù)家可以使用投影來描述暗室中的真實生活場景。為了固定圖像，人們還發(fā)現(xiàn)了感光材料。鏡頭成像最早的原理是將涂有感光材料的平板掛在成像處并曝光一段時間，這樣就可以記錄圖像。隨著科學技術(shù)的進步，人們發(fā)明了圖像傳感器并將其應(yīng)用于圖像記錄。

凸透鏡：為了解決光圈越大圖像越模糊的問題。建議在針孔中放置凸透鏡。利用凸透鏡的折射作用，使通過凸透鏡的光線聚焦于一點，形成清晰明亮的圖像。

光學元件：光學設(shè)備，如透鏡、偏振器和輻射鏡，大多由天然材料制成。由于這些材料的介電常數(shù)范圍有限，以及天然材料缺乏磁響應(yīng)而導(dǎo)致的阻抗不匹配，工作效率較低，整個光學鏡頭領(lǐng)域迫切需要一種簡單高效、可根據(jù)用戶意愿調(diào)控光波的光學材料。

焦距和光圈的協(xié)調(diào)：焦距和光圈是廣角鏡頭的兩個基本特性。焦距控制取景范圍，光圈決定鏡頭的景深。光圈越大焦距越長縱深感越弱光圈越小焦距越短縱深感越強。要獲得強烈的深度感，請縮小光圈并用廣角鏡頭拍攝。

寬視角：廣角鏡頭的視野比60°更寬，這通常比人的視角更寬。寬視角意味著當相機與場景之間的距離恒定時，畫面中有許多場景。該功能廣泛應(yīng)用于室內(nèi)攝影和風景攝影。

大景深：景深是指當鏡頭清晰地聚焦在被攝對象上時，被攝對象前后的景物都能清晰成像的深度范圍。場景深受光圈、物距和鏡頭焦距三個因素的影響。在光圈和物距不變的情況下，焦距越短，景深越大。當同時拍攝遠、中和近景照片時，該功能非常有用。

視角變化：廣角鏡頭可以放大近處的景物，縮小遠處的景物，這樣實際上同樣大小的拍攝對象由于與鏡頭的距離不同而在屏幕上顯示出明顯的大小差異。

失真現(xiàn)象：當廣角鏡頭近距離拍攝一些物體時，物體的線條會發(fā)生傾斜和變形，具有一定的夸張效果，這是由于鏡頭圖像的失真造成的。相機離拍攝對象越近，失真和夸張效果越明顯。

廣角鏡頭是一種可以捕捉更廣視野的相機鏡頭，包括定焦廣角鏡頭、變焦廣角鏡頭、魚眼鏡頭和微距廣角鏡頭。

定焦廣角鏡頭：定焦廣角鏡頭就是定焦廣角鏡頭。它們通常具有較大的光圈，這提高了圖像的清晰度和細節(jié)，尤其是在低亮度環(huán)境下。定焦廣角鏡頭通常更便宜、更輕。但是它的單焦距限制了畫面的視角和深度。

變焦廣角鏡頭：變焦廣角鏡頭是一種可以在一定范圍內(nèi)改變焦距的廣角鏡頭，從而獲得不同的寬窄視場角、不同大小的圖像和不同的場景范圍。變焦鏡頭的優(yōu)點是方便，它可以在不改變拍攝距離的情況下通過改變焦距來改變拍攝范圍，有利于畫面構(gòu)圖。它的方便還體現(xiàn)在減少了攜帶的攝影器材數(shù)量，節(jié)省了更換鏡頭的時間。與定焦廣角鏡頭相比，其缺點是價格較高，光圈較小。

魚眼鏡頭：魚眼鏡頭是一種特殊的廣角鏡頭，其視角非常廣，一般可以達到220°或230°，因此可以大大擴展場景的視野，滿足許多狹窄空間的拍攝需求。由于魚眼鏡頭的畸變效果，近景拍攝也可以達到一種夸張的畸變效果，增加了畫面的趣味性。

微距廣角鏡頭：微距廣角鏡頭結(jié)合了廣角鏡頭和微距鏡頭的特點，拍出了微距物體的“巨大感”，展現(xiàn)了全新的視野。微距廣角鏡頭得益于超寬的視角，即使拍攝微距主題，背景也能拍攝清晰。

優(yōu)勢

廣角鏡頭取景范圍廣，可以容納畫面中更多的場景。它適合拍攝風景和建筑，以突出場景的宏偉。利用廣角鏡頭的畸變效果，可以優(yōu)化人像比例，還可以拍攝一些夸張的畫面，增強畫面的趣味性。

劣勢

廣角鏡頭的畸變效果有利有弊，會使畫面的線條彎曲，導(dǎo)致圖像失真。廣角鏡頭也會造成眩光，眩光帶來的奇怪光斑會使照片看起來混亂不堪，就像蒙上了一層灰色的霧。這是由鏡頭內(nèi)部的光反射和漫射引起的。普通鏡頭可以通過安裝遮光罩來減少眩光，但與廣角鏡頭不同的是，即使安裝了遮光罩，眩光也不會完全消除。這就要求廣角鏡頭具備超強的防眩光性能。

攝影和電影制作：廣角鏡頭廣泛用于攝影和電影制作。廣角鏡頭具有視野開闊、擴展感強的特點，可以拉伸場景，增強視覺沖擊力。例如，在電影《奇異博士》中，廣角鏡頭被用來展示神奇的魔法世界，這增加了畫面的動感和戲劇性，并巧妙地營造了一種神奇的氛圍。廣角鏡頭可以擴大場景的感知范圍，使觀眾感到更具空間感和立體感。影片通過廣角鏡頭，展現(xiàn)了多維宇宙令人驚嘆的神奇效果和奇特場景。

廣角鏡頭

風景攝影：在風景攝影中使用廣角鏡頭可以拍攝更大范圍的風景。廣角鏡頭中的場景有遠有近，有大有小，可以更真實地記錄環(huán)境。

建筑攝影：廣角鏡頭可以加強近大和遠小之間的透視關(guān)系，因此從低角度拍攝時可以使建筑看起來更加宏偉壯觀。

人像攝影：廣角鏡頭的邊緣具有一定的透視畸變，因此在用于拍攝人像時可以改變?nèi)讼竦谋壤＠纾巧耐缺粚欠胖貌⒖拷嬅孢吘墸@樣可以通過鏡頭變形來“拉長”角色的腿。廣角鏡頭也可以用來拍攝具有深度透視感的照片。通常，使用“擴展構(gòu)圖法”將人物添加到構(gòu)圖中，使照片更具吸引力。