為什麼相機鏡頭直徑越做越大?

同為35mm的感光面積,為什麼早期膠片機的鏡頭較小而進入了數碼時代鏡頭尺寸就變大很多?


第一:光圈F值=鏡頭的焦距/鏡頭光圈的直徑。大光圈的鏡頭必然口徑較大;

第二:鏡頭內光學單元的增加以優化成像;鏡頭內機械單元的增加以輔助成像(防抖、對焦馬達的介入);

第三:鏡頭廠商深知濾鏡廠商不易,做大點口徑好讓肯高等賣貴的濾鏡;

第四:現代數碼單反的塊頭已遠遠大於菲林時代的單反機身,裝上小鏡頭看起來像發育不良。


近年來國際上環保要求越來越高,以前常用的含放射性物質的高折射率玻璃不能繼續使用,也是導致鏡頭前片口徑增大的原因之一。(也就是說不能通過折射率提高來增大進光量,就只能增加口徑了)

另外一點,就是數碼時代的鏡頭大多為自動對焦,對焦的機構塞在鏡頭裡面也是佔據了不少空間,而且現在鏡頭內置對焦馬達也是趨勢,更加導致鏡頭體積增大。


為何很多人都不懂, 口徑的增大,很多時候只是減省成本的一種方法....

實際上光闌才是控制鏡頭光通過量的閘門。而不是鏡頭的口徑。

在光學設計確定,入射光瞳確定的情況下,

保留一定邊角失光,可以保證邊角的銳利度。在不太增加成本的前提下,傳統做法大約如此。否則就要更改設計,成本不菲。

現代鏡頭則傾向增大鏡頭口徑減少邊角失光,但代價是邊角像差會增大導致邊沿銳利度下降。作為補正,有些廠家就會使用非球面鏡來矯正邊沿成像,例如S50/1.4.


看了前面的回答 真是笑死我了。

不想用文字說那麼多,直接上圖片直觀些。

只是外殼比較大而已(大塊頭的電影鏡頭也是如此)

蔡司CP系列

蔡司D21

蔡司D15

蔡司 MP50 2

蔡司85 的鏡片算是比較大的了


鏡頭尺寸的增大是為了更方便的增加鏡頭的最大光圈。

徠卡上市的鏡頭已經有F0.95了,比人眼還要亮。而NASA在太空中用的照相機光圈也達到了驚人的F0.75。

但是由於每增加一點鏡頭直徑,都會要求高很多的光學技術。所以大光圈鏡頭的價格也是成倍的增長。而人們在追求大光圈的路上依然永無止境。


光學的東西,原理很簡單,基本上就是體積越大、光強越高,效果越好。

至於鏡頭的直徑做大,是增大了光瞳的面積,光瞳是對通過光學系統的光束起限制作用的元件,光瞳增大帶來的就是入射光線的增多,入射光線增多帶來光強的提高,單位面積的感光元件感受到的光強增加,可以降低曝光時間或降低ISO感光度,提高成像質量;其次,生活中不存在絕對的幾何光學,不談現代光學(量子光學),在光學的發展階段,波動光學出現的時間在幾何光學後,是人們在觀察光線通過小孔或細縫後的傳播發現,增大鏡頭直徑,也可以減小干涉與衍射的光學現象(儘管本就對成像影響不大,但在極端條件下,影響效果還是可見的),提高成像質量;最後一點,大家都知道越大塊越高端,看起來更加高大上的設備,便攜性都差不多(對比卡片機和手機,毫無便攜性可言),更可以賣出高價。而且在大體積的器材里,可以容納更多的器件,可以做更高端的技術,這不是半導體,體積越小成本越低,相反體積大了生產裝配操作空間更大,反倒降低一部分生產成本。


當幾何像差得到很好的校正後,影響相機分辨能力的將是衍射極限,而D越大,衍射極限角越小,分辨能力也就越高。

(不了解相機幾何像差是否得到了很好的校正,僅供參考)


大鏡頭成像質量高,大鏡頭在小光圈時因為光通量大,容易成像。特別是夜間拍攝,大鏡頭的成像質量明顯高於小鏡頭。另外大鏡頭成像尺寸也大,適合比較大的感光元件。但是大鏡頭的光學畸變、色差等誤差也比較大。目前鏡頭越做越大是技術進步的標誌。


推薦閱讀:

蘋果為什麼不開發專業相機產品?
關於新手相機選擇,索尼a6000還是尼康d5300?
不考慮便攜性的話,4000左右價位的微單是不是無法和入門級單反相比?
求教我的手機拍照水平適不適合買一台更專業的相機?
為什麼光圈能影響景深和銳度?

TAG:攝影 | 攝影器材 | 光學 | 相機 | 攝影技術 |