几款定焦、变焦镜头口径蚀的差异

1、几款定焦、变焦镜头口径蚀的差异口径蚀是任何镜头无法避免的一种现象，由于它的存在或多或少地对影像产生一定的影响，它也是镜头众多特性中的考量之一。口径食的产生原因我们知道，在通过镜头获得一个取景范围内的景物，能够在胶片上成像而被纪录下来。在考察取景范围内的景物通过光圈时的状况，可以通过下图示意说明.当位于画面中心附近的一个对焦实点，可以不受任何遮挡地通过光圈面上的任何点而在胶片上成像.但是位于画面边缘的对焦实点，在通过光圈面时仅仅有一部分光路通过，而另一部分由于镜桶的前沿的遮挡而无法通过光圈面到达胶片上。或者说进入镜头前端镜片的光线无法通过整个光圈面，而是通过光圈面的其中一部分到达胶片。其结果导致

2、了胶片上画面边缘的亮度下降，俗称暗角。其实通过简单的观察很容易体验到它的存在.将机械光圈设定为接近全开的位置，如果从镜头正面观察镜头内部的光圈的话，能够看到整个光圈叶片，而偏离一定的角度观察的话，仅仅能观察到大部分光圈叶片，其中一部分叶片被镜边缘遮挡.显然，实际上偏离一定角度就意味着对应于胶片画面的边缘，此时通过光圈到达胶片上的光线显示为橄榄球型(亦称月牙形).当随着光圈的收缩，渐渐能看到全部的光圈叶片，此时对于着通过光圈到达胶片上的光线显示为圆形，镜头边缘的遮挡随之消失，口径食得以改善甚至被消除。另一方面边缘亮度的降低可以用数学公式表述：S=k*(cosA)的四次方.k是针对某镜头系数;A为

3、画面边缘像点偏离光轴的角度；对于画面四角而言，A等于该镜头视角的二分之一。这种亮度的降低与收缩光圈无关，即使收缩光圈也无法改善。通常一些公布的镜头参数当中包含了MTF曲线以外，还公布变形率曲线和边缘亮度衰减曲线. 边缘亮度衰减曲线包含了cos的四次方法则与”口径食”综合的结果。可以看出，越是广角镜头，暗角越严重。望远镜头中口径蚀带来的问题虽然望远镜头中存在暗角现象，但是由于视角比较小，往往它不太引人注目，但是有时它以其他方式显示出来.以下列人像照片为例，背景中的光斑并非显示完整的圆形，而是月牙形，它的作用很容易为人们所注意，有损美感。由此看出，对于望远镜头而言，背景存在高光亮点时，口径蚀在很大

4、程度上左右背景成像的效果，影响观感。针对口径蚀对背景光斑虚化效果的影响，在此通过实际拍摄和比较画面边缘的光斑虚化形状，试图讨论收缩光圈的影响，以及变焦和定焦镜头之间的差异。镜头焦距(或者合成焦距)选择180毫米至210毫米之间.本次测试采用的镜头为：Nikkor AF Zoom 80-200mm/2.8(New)Nikkor E Zoom 75-150mm/3.5(测试150mm端)Nikkor Micro ED 200mm/4DNikkor Mirco 105mm/2.8 + Kenko AF 2X ConversionContax Sonnar T* 180mm/2.8光斑使用电脑屏幕产生

5、，对焦距离为2米，光斑位置距离相机3米使得胶片上能够获得一定程度的虚化成像.拍摄使用手动模式，全体保持EV一致。样本如下所示，全体一致考察位于画面中心(Center)与左下角(Edge)的光斑形状。(1) 画面中心与边缘的光斑形状以及光圈对改善口径蚀的作用下列照片显示变焦镜头Nikkor AF 80-200mm/2.8(New)的200毫米端，在不同光圈下，中心与画面边缘光斑的形状.可以看出，在任何光圈下画面中心光斑形状均匀，而边缘由于口径蚀产生缺口光斑.并随着光圈的收缩，画面边缘的缺口光斑形状得到改善，在光圈2.8时缺口最为严重，收缩至f8(从开放收缩3档)时依然存在微小的缺口，收缩至16才

6、能获得较为完整的圆形.而光斑缺口形状显示出很强的规律性，即缺口位置都处于来自画面中心的放射线上.另一方面，仔细观察当光圈从开放的2.8收缩至4後，光斑缺口的方向发生反转。(2) 两款变焦镜头的比较下图列出Nikkor E 75-150mm/3.5的150毫米端画面边缘光斑。通过与Nikkor AF 80-200mm/2.8(New)的200毫米端的结果比较可知，在光圈3.5时形成缺口，但是不如后者F2.8时那么严重，与后者F4时形状相当，收缩至f5.6(从开放收缩1.5档)已经可以获得较为完整的圆形。由此可以看出，即使都是变焦镜头，两者之间依然存在差异。如果依照边缘获得完整圆形光斑为评价内容的

7、话，不论从光圈开放收缩档数来看，还是绝对光圈F值，Nikkor E 75-150mm/3.5都为胜出。至于为何象Nikkor E 75-150mm/3.5这样廉价的镜头在”口径食”特性方面反而优于高价的AF 80-200mm/2.8呢？虽然在整体素质上后者无疑优于前者。我推测原因来自两个方面：其一，前者的变焦比较小，在设计上不存在太大的环境约束；而后者为了达到恒定光圈2.8的大幅度变焦比，在设计上环境的约束要大的多，没有那么多自由度。也可以说AF 80-200mm/2.8的设计是向一种极限挑战。在获得镜头一些主要指标的同时，牺牲一些次要指标也是不可避免的。其二，从观察镜头光圈叶片中可以看出，镜

8、筒长度与镜头前端镜片直径(或者滤镜尺寸)也影响到”口径食”。显然，镜筒长度越小，滤镜尺寸越大，对改善”口径食”的效果越明显。(3) 三款定焦镜头的比较下图列出Nikkor AF Micro200mm/4，Nikkor AF Micro105mm/2.8+Kenko X2(合成焦距210毫米)，以及C.Zeiss SonnarT*180mm/2.8画面边缘光斑的比较.可以看出该三款定焦镜头在光圈全开都存在口径食，这也是说明任何定焦镜头存在口径食的一个佐证.各款镜头在收缩光圈后对口径食的改善程度上存在一些差异，但是没有本质上的差异，在光圈F5.6时光斑缺口完全消失，不同镜头收缩档数为1档或者2档不等.其中很有意思的是微距105mm镜头在连接2倍增距镜後，即使光圈全开也依然没有出现”口径食”。(4) 定焦镜头与变焦镜头的比较可以看出，相同焦距的变焦镜头不仅在最大光圈下口径食比定焦镜头严重，而且随着光圈收缩其改善程度要比定焦镜头差很多。比如象佳评如涌的恒定光圈2.8的望远变焦镜头80-200mm/2.8在光圈收缩3档後依然无法消除”口径食”，而一般的定焦镜头仅仅收缩1档至2档即可完全消除”口径食”。这种差异可以原因可以理解为相同焦距的镜头，变焦镜头的镜桶较长，其前端对于画面边缘的遮挡程度也较为严重。所以，奉劝那些使用大光圈拍摄者，在背景存在高光亮点的时候，并非光圈越开越好！