单反知识知多少带你彻底透析佳能镜头.doc

单反知识知多少？带你彻底透析佳能镜头慧聪网2005年8月17日10时22分信息来源：PConline继上次我们为大家奉上了“单反知识知多少”系列的首篇文章带你全面认识尼康镜头读者们看后反应强烈。今天我们再接再厉献上本系列的第二篇文章关于尼康的“老对头”佳能的带你彻底透析佳能镜头 在介绍佳能镜头之前，有必要简短回顾一下佳能相机的历史。对于新手来说，佳能的摄影器材就是EOS相机和EF镜头。其实EOS相机和EF镜头诞生于上世纪的1987年，在这之前，从1976到1984，连续八年Canon单反相机销量居于榜首，压得其余各路英雄颇为郁闷。但是美能达于1985年推出的世界第一部AF相机AF7000一举将佳能赶下了销量王座。AF时代的正式到来，使佳能一度措手不及，在这历史转折关头，佳能痛定思痛、壮士断腕抛弃了旧的FD卡口这一历史包袱，轻装上阵，创立了EOS系列相机和全电子的镜头接口EF卡口，抢占了镜头内置AF马达，电子景深预视等技术制高点，在电子化程度方面非常激进和大胆，终于在两年之后从美能达手中重夺相机销量冠军的王座，并一直延续到今天。当然佳能的断腕之举在当时也是付出了惨重的代价，而老对头尼康电子化的步伐要慢一些，为解决新老兼容的问题也确实花费了不少心思，可是尼康背负了太多的历史包袱，发展有点步履维艰，才让佳能横行于世。言归正传，下面将为读者们彻底透析一下佳能的镜头，当然这里特指EF卡口的镜头。以前其他卡口的佳能镜头如果读者们有兴趣，也可以另找时间和大家详谈。 当年佳能创立EF卡口是非常有远见和技术前瞻性的，其主要特点是全电子接触、镜头内置AF马达、口径大、法兰焦距短，这些特点使EF镜头勇夺多项业界第一。1987年11月，Canon工业化生产了第一支用于35mm AF SLR的超声波马达(USM)驱动的镜头EF 300/2.8L USM；1989年9月生产了EF 50/1.0L USM，是世界上用于AF SLR最大口径的镜头；1995年9月，生产了EF 75-300/4-5.6 IS USM，是世界上第一支装备了影象稳定器（IS）的镜头，用来消除手振的影响。2001年12月，生产了EF 400/4 DO IS USM，是世界上第一支采用多层衍射光学元件（DO）的镜头，使镜头可以紧凑、轻型和高素质Canon现有的EF镜头种类共有近70个型号(包括增距镜)，是业内最为庞大的，焦距段从超广角的14mm直至超长焦的1200mm，其中包括标准和大变倍比的变焦镜头、大光圈镜头、带移轴和倾斜的可调整透视的TS-E镜头。占据了最大的可交换镜头的市场份额。基础篇佳能镜头的型号编制佳能镜头的型号编制比较简单，不像其他牌子那样一长串定语，看得人一头雾水。镜头系列名称：包括EF、EF-S、TS-E、MP-E等几种，分别代表135全幅镜头、APS-C数码专用镜头、移轴镜头、特殊微距镜头。特殊功能：包括IS、DO、L、Macro、Softfocus、Fisheye等几种，分别代表影像稳定、衍射光学元件、奢华级别、微距、柔焦、鱼眼。技术篇让我们来领略一下佳能EF镜头的先进技术：超声波马达(USM)采用机身AF驱动方案的镜头，机身AF马达必须通过连杆传动给镜头对焦。这种方式的缺点，一方面连杆传动会存在虚位和磨损；另一方面，机身马达输出的扭矩范围相对固定，启动停止的动作也不够迅速干脆，马达强劲的高级机身对焦速度快、马达弱的低端机身对焦速度慢，小镜头驱动起来有劲，驱动大镜头就相当费力。这就不象镜头内置AF驱动马达，可以根据本镜头的情况灵活选用扭矩不同的马达，达到尽可能合理快速的对焦驱动，对于长焦大炮尤其显著。佳能EF镜头内的超声波马达(USM)由超声波的振动力驱动，操作快速而且宁静，令EF镜头的自动对焦操作快速、精确和接近无声。此直接驱动式的结构非常简单，提高了耐用性和工作效率。超声波马达分环形和微型两种。前者多使用于大光圈及超远摄镜头上；而后者多使用于小型镜头上。非球面镜片传统的球面镜片有天然的缺陷，从镜片旁边射入的光线并不像从中央射入的光线直达同一个焦点。大光圈镜头造成的球面像差及超广角镜头造成的影像扭曲不能单靠球面镜片来矫正。非球面镜片的弧度是按照最理想的对焦点计算设计出来的。使用大光圈镜头，影像仍保持高对比度，在超广角镜头更能有效地矫正影像扭曲。萤石与超低色散(UD)镜片光线的折射由波长而决定，所以焦点也由不同的波长及色彩而决定。当不同的波长聚焦于不同的点，颜色将显得模糊，这现象称为色差。焦距越长的镜头，色差的情况就越明显。使用一般的“消色差透镜”未能完全消除色差，只有萤石才是非常适当的材料。萤石（氟化钙晶体）属于结晶体的一种，有着极低折射率及低色散的特征，非一般透镜能所及，它是一种具有反常色散的材料，与光学玻璃配合使用可以大大消除色差。但这种材料并不那么容易利用，一是达到光学级的萤石价格昂贵，再则萤石的物理特性难于加工。佳能成功研制出人工培养并使其结晶，从而制造出萤石的技术。镜头使用了萤石后，能有效地矫正色差。UD超低色散镜片亦含有萤石的性质，两片UD超低色散镜片相等于一片萤石。而一片超级UD镜片可提供相等于一片萤石的效能。早在1969年，佳能就推出了采用萤石的镜头，一直到现在，很多佳能长焦镜头仍在采用这样的技术。萤石的应用，令佳能的长焦镜头获得了极为优异的光学表现，佳能由此树立起了长焦的赫赫威名，看看足球场边那一排排的白炮就知道了。全电子接环手动镜头与机身相连，少不了各种用于传递最大光圈、控制光圈收缩的机械件，用久了难免有磨损。而且随着自动功能的发展，相机与镜头间的要传递的信号越来越多，机械连接也变得越来越复杂。这种利用齿轮及杠杆来连接相机机身和镜头的传统机械式界面，限制了各类信息的传送。EF镜头采用镜头AF驱动方案，内置AF马达以及光圈控制马达，与机身通过全电子化的EF卡口连接，由八个电子触点在EOS相机及EF镜头之间光速传递最大光圈、设定光圈、对焦距离等等约50种的数码信息，令对焦操作更快速准确。这就是EOSElectro-Optical System电子光学系统的真谛。EOS，也恰巧是希腊神话中黎明女神的名字。由于宽阔的镜头卡口的直径有54mm，特别功能镜如大光圈镜头及TS-E镜头均可使用。EF镜头接环有高度的灵活性，提供更大发展空间。说到这个超大口径的卡口，不能不说一下EF卡口的另一个优势。由于口径达到54mm，而法兰焦距又很短，因此，任何一家的镜头都可以通过转接环装到EOS的机身上，不仅能测光而且可以无限远聚焦。这样使EOS用户可以很方便地体验到LEICA、蔡斯这些德国光学巨人的优秀镜头，而无须购买昂贵的德国相机。甚至还能通过接环上尼康镜头，不少尼康玩家等不及尼康的全幅数码机，干脆买了佳能的1DS Mark II加接环来用。内置马达及电磁光圈所有佳能EF镜头(TS-E镜头除外)均拥有内置的自动对焦马达。每个镜头根据其特性使用相配的自动对焦马达，使自动对焦操作更快、更静、更精确。镜头内配备电磁光圈(EMD)以电动控制光圈的操作，准确无比。全时手动对焦近年的EOS相机均设有多个对焦点，以提高构图时自动对焦的弹性。EF镜头亦可随时从自动对焦转为手动对焦操作。可在不转换对焦模式的情况下，手动调校焦点。由于在自动对焦时，对焦环不会转动，手动调校焦点便能更轻易的使用。全时手动对焦分为两种：一是电子手动对焦按对焦环的转动量，电子驱动对焦马达；另一种是机械式手动对焦按对焦环的转动量，机械式地调校焦点。DO(Diffractive Optics)衍射光学元件光线有波动性，有反射、折射和衍射等特性。其中衍射可以被用来增加或者消除光的波动，从而可以精确地控制光线传播的方向。这个原理已经被运用到一些光学测量仪器和光学存取系统上了，但是这种光学元件被用到相机镜头上还是由佳能研发创造的。光线中由于不同光谱的波长不同，不同光谱通过普通光学镜片后的折射角度不同，会出现彩虹般的色散像差，影响影像质量。为了消除色散像差，传统镜头不得不使光线先通过一个强烈汇聚的凸透镜，然后再通过一个凹透镜，这样使镜头结构更复杂也更大更沉。而通过采用衍射光学元件，使通过其中的光线发生反向的色散，这样和其他镜片产生的色散正好可以抵消，从而消除了色散像差，大大提高了影像素质，甚至可以与佳能L级镜头相媲美。通过使用衍射光学元件，达到了对于传统镜头来说不可能达到的紧凑性，体积和重量大大减轻，便捷性非常突出。佳能最早采用衍射光学元件的镜头是EF 400mm f/4 DO IS USM，它采用双层结构的衍射光学元件。影像稳定器无论镜头的品质有多高，相机的震动都会影响影像的质量。当快门速度低于所用焦距的倒数(如200mm镜头；1200秒)，相机的震动便很容易发生，这时便需要使用三脚架。在现实生活中，携带三脚架是一件很麻烦的事情。如远足、旅行或不准使用三脚架时，无论手持的相机多稳定，低照度下拍摄都是很难避免影像模糊的。佳能为此研发了内置影像稳定器(IS)的单镜反光镜头。按照镜头的震动角度次数，光学补偿系统回转单元及移动光学系统将作补偿的移动以矫正震动。移轴的倾角和偏移校正佳能的TS-E镜头可作倾角(TILT)及偏移(SHIFT)的校正，令摄影的范围更广阔。倾角更改镜头及焦点平面角度；偏移更改镜头的光轴调整透视。大画幅相机移轴所拍摄出来的效果，现在可以利用TS-E镜头及EOS相机达到。 倾角（TILT）校正如要将所有树林获得清晰的对焦您可使用广角镜头及选用小光圈，以获取广阔的景深(图1a)。如作倾角矫正，即使选用大光圈，也可获得广阔的景深。将TS-E镜筒的中间部倾斜，便可将镜头倾角改变，令拍摄平面和焦平面一致(图1b)。 偏移（SHIFT）校正当您使用照相机向高楼大厦对焦时，大厦的顶部好像较修长，梯形似的(图2a)。如使用短焦距镜头，此景观效果将更明显，大厦扭曲的情况会更明显。如使用TS-E镜头改变镜头及焦平面之间的平衡位置，此景观效果将可被矫正。设定相机的焦平面与大厦形成平衡，将镜头向上偏移能获取更方形的大厦效果(图2-b)。特技篇让我们来看看佳能独有的特色镜头：超大光圈镜头的最大光圈就主要受制于这两个参数，一个是法兰焦距，另一个是卡口内径，从理论上：最大光圈上限卡口内径像面定位距。EF卡口的有效内径为54mm，法兰焦距为44.2mm。所以，EF镜头的理论最大光圈上限54/44.21/0.82。作为对比，尼康F卡口的有效内径为44mm，法兰焦距为46.5mm。所以，F镜头的理论最大光圈上限44/46.51/1.06不过理论归理论，实际上最大光圈还受到其他方面的制约。但毕竟大内径短发兰焦距的EF卡口拥有了理论上的优势。佳能为了展现一下超大卡口的威力，也为了打压一下竞争对手的气焰，在1988年到1989年这段EF镜头闯天下的时间，佳能在L头上下了大功夫，一口气推出了四款顶级L定焦：50/1.0L，85/1.2L，200/1.8L，600/4L，一时间举世震惊。移轴镜在1991年佳能一口气推出了三支移轴镜头：TS-E 24/3.5L，TS-E 45/2.8和TS-E 90/2.8，奠定了佳能在这个领域的领先地位。其他牌子均没有同时拥有tilt和shift功能的135镜头，而且佳能的三支移轴镜覆盖了从广角到中焦的范围，这更是其他厂牌望尘莫及的。 特殊微距镜1999年9月，佳能推出这支MP-E65mm f/2.8 1-5X Macro Photo。这是一支在不需要任何附件的情况下，可以获得比1倍更大成像的微距镜头。针对微小的物体，它是一个理想的拍摄工具。选择篇让我们推荐几个组合方便佳能的色友选择。佳能的定焦L头，个个都是身怀绝技，技压群芳的，当然那个价格也不是一般色友负担得起的。下面根据色友的具体情况，在保证一定的成像质量基础上，分几个组合加以推荐，考虑到方便性以变焦为主。选择1：刚入门没多久，题材不明，费用不多这个阶段的用家，由于刚入门不知道自己需要什么，只想尽量包含所有的焦段，但是钱又不够多。对于这样的色友我们优先推荐：EF 28-135 IS + EF 100-300 根据自己的实际情况，也可以选择如下：含广角：EF 24-85、EF 28-105；含长焦：EF 75-300。选择2：题材不很明确，但费用比较宽余这类用家什么题材都想玩，喜欢休闲，出门就是一个摄影包，三脚架都懒得带，全程IS是再适合不过了。对于这样的色友我们优先推荐：EF 28-135IS + EF 100-400 IS(大白)选择3：钱不是问题的大款型或高级发烧友这类用家标准高，喜欢亮骚。佳能威猛的变焦三剑客最适合了。三剑客的共同特点是：都是全程f/2.8的恒定大光圈专业L级镜头，放水防尘。这套行头拿出来，无论是像质还是亮骚，都不会令人失望的，保准能使其他色友垂涎三尺，回头率极高，哈哈！不过配三剑客的机身不能选差的，正所谓宝剑赠英雄，能够配得上的机身屈指可数：EOS 1V、EOS 3、1DS MK I