大画幅镜头结构成像特点及其选择

大画幅镜头结构成像特点及其选择对于绝大多数的大画幅用家来说，要搞明白大画幅世界的镜头是一件很费劲的事情，除掉现在在135世界风头正劲的变焦距镜头，大画幅镜头基本上是一本百年的光学发展式。和大多数小画幅的摄影者不同，大画幅世界有强烈应用倾向性，每一种特殊的要求都导致对镜头的评价有所不同，这让很多人很茫然。网络化时代的出现让我们中国人逐渐和世界接轨，ebay的出现让少数大胆的人有了寻觅稀有珍稀镜头的可能，对于每一个用户来说，选择镜头都是一件头疼的事情，毕竟不是每一个人都是光学专家或者市场专家，对于国内这种不开化市场甚至需要隔山买牛，如何选择一个适合你的镜头，下面的东西或许会有些帮助。摄影光学一开始发展就是为大画幅服务的，传统光学在市场化的过程中在进两步，退一步曲折的前进，总体上而言，技术的进步为我们还是带来了很多好处，光学水平也大大提升，而在漫长的百年发展中，总有一些特别明亮的闪光。这篇东西我打算以广角，标准焦距和望远长焦这样的结构来描述。第一部分：广角1.最古老的广角镜头—海普冈hypergon结构及其系列镜头。海普冈镜头说起来除了像老钟这样玩古董镜头的人，估计很少有人知道了，海普冈是典型的超广角镜头，结构非常简单，仅有两片两组，由两片曲率非常大的鼓型镜片，因为仅有两枚镜片，所以不能校正球差和色差，为了尽量避免球差，这类镜头的最大光圈都非常小，一般多在20-30左右，缩小小光圈可以有效地减小球差提高分辨率，由于是超广角镜头色差的影响并不明显，这类结构的最大优点是视角非常的大，最大可以达到130度，而且畸变很小，ZeissSeriesVProtar就是属于这个结构，基本视角可达110度以上，目前具有可用价值的应该还是有的，因为这个结构的两片鼓型镜片曲率非常大，加工异常困难，而且其表面精度和材质对光学水平的影响非常大，而且这种结构依靠两个镜片间的间距来控制像散，镜筒的材料也是非常考究的，1901年菜斯的ZeissSeriesVProtarr尽管有多家公司依据专利生产，但其价格一直属于天价。这个结构由于不能校正球差和色差，因此成像的反差不是太高，分辨率也很一般，不过这个结构依靠缩小光圈来减小球差，在很小的光圈下，成像的反差还是非常不错的，整体画面的均匀性也异常好，作为爷爷辈就停产了的家伙，到目前为止保存完好的应该很少了，正因为这个结构独特的要求极高的加工精度和装配精度，即便是到今天他还是可以用的，一般而言，这类的镜头在设计的时候没有考虑彩色摄影的需要，多少都有一点偏色，不过由于这个结构没有胶合镜片，反而在悠久的岁月中更容易保留自身稳定的质量，对于黑白，较低的反差有一种浓厚的怀旧情绪，并且无损于其对色调过渡的能力，这镜头的个性需要适配喜欢他的人。也许你会问，这样的镜头既难寻找也很贵，哪还有什么存在的意义，呵呵，对于一般拍摄45，810的朋友，介绍这个镜头或许是浪费表情，但对于11x14，12x20或者更大画幅的朋友，很有可能会发现自己没有什么可以选择的广角镜头，ZeissProtar算是一个不错的方案了，如同它诞生的年代，这支镜头对于这些不需要放大的画幅是非常合适的，由于不需要放大，因为无法校正球差而分辨率较弱的镜头能提供在印相纸上远远超过人眼极限的清晰度，超大画幅拍摄所采用的极小的光圈进一步避免了他结构上球差的缺陷。Goerz/ZeissHypergon6in/150mm这一只镜头我一直没能见到过，甚至在光学籍典中也没能看到过照片，这支镜头以区区150mm焦距提供了140度的视角，可以轻松覆盖20x24这样的巨无霸，甚至还有一点点空间可以移轴，以后有谁能亲眼得见这样的珍品，一定要拍照张照片给我，以解宿愿。生产过这个镜头的公司很多比如B&L博士伦，据我所知应该是以它的产量最大，质量也应该是最一般的，比如博士伦会把结构和材料使用较差的命名为B&LSeriesIVProtars，视角只做到90度，而B&LSeriesVProtars视角就做到100度，英国的ross和法国的卡伊斯过于稀有，估计质量和博士伦差不多，有老头专家也称这两家的更好，究竟是从稀有这个角度来说还是从实用来说也没有仔细询问。需要注意的是只有ZeissSeriesVProtar才达到了110度视角，而后的ZeissSeriesVIIProtar同样是90度视角的镜头。2.托普岗topogon菜斯的topogon结构是在hypergon结构上设计的，他在hypergon两片曲率巨大的凸透镜中间增加了两片弯月形的平光或负透镜，因此是平光镜因此并不影响hypergon原有结构上的平整的像场，这两篇平光镜主要是利用本身材质的不同的色散差异对两片正光透镜分别进行色差配对校正，其次利用弯曲表面产生的球差对消原有结构上不能校正球差的缺陷。Topogon是第一支能对基本像差进行校正的镜头，光圈可以做得比以前更大，最大可到f6.3，不过有得必有失，topogaon镜头虽然在一定程度上降低hypergon结构的生产难度，但增加了两枚生产难度同样高的镜片，而且需要布置原有结构中较为紧密的空间内，设计和加工的难度实际上是更高了，另外新的镜片带来另一个烦恼，topogon结构的镜头畸变都比较大，第一只topogon镜头是菜斯1933年为航空摄影生产的100mmF6.3视角有100度，生产和校正异常完美，畸变都非常小，分辨率非常高，因为当时侦查相机使用180*180胶片，这支镜头是可以用于57相机的，实际上也确实有人改装用于57和45相机。大多数topogon结构的镜头视角都在70-90度之间，大画幅镜头中许多厂家都有生产，这个结构本身有一个固有的大缺陷，像场内的亮度从新到边缘衰减非常快，这也是很长时间内，在民用领域里应用很少的原因，现在可以利用中心灰滤镜来弥补这个缺陷。生产过topogon结构镜头的厂家和各自对应的称谓如下Bauch&Lomb:Metrogon,ProcessAnastigmatBoyer:PerleBusch:OmnarDallmmmeyer:Wide-AngleAnastigmatGoerz:Geotar,RectagonIlex:AnastigmatSeriesDKodak:Wide-fieldEktarMeyer:AristostigmatRodenstock:Eurynar,Luminar,RonarRoss:HomoentricSchneider:IsconarWollensak:Wide-angleRaptarZeiss:Kekla在这些镜头中Kodak:Wide-fieldEktar相对生产数量比较多而且光学水平也非常高，Wollensak:Wide-angleRaptar也比较多见，这两家同时也有比较长的焦距提供选择，因为柯达在早期新闻机中居于领导地位，其一系列为69，45，57生产的镜头即便到今天来看都有着很高的光学水平和实用价值，如果在不考虑彩色摄影的情况下，他们完全能提供足够的性能，并不比最新的现代镜头差多少。这个结构的镜头也是生产年代非常早的，同样是没有胶合镜片，保存良好的镜头仍然会有极好的使用状态，但这么多厂家生产的镜头如何判断哪一款是比较高档的那一款是较为低档的？很简单，看镀膜，作为有四个空气面的大曲率镜头，光的透射效率已经不能忽略了，这一代的镜头常常会在高档镜头上镀单层或者双层镀膜，一般来说这类镜头都需要使用折射率尽量大的玻璃以获取较小的加工难度或者更大的视野，纯粹高折射率的玻璃需要用萤石配对消除色差，很显然萤石是很难加工成弯月形的，绝大多数还是选择了色散较低折射率也较低的玻璃来做，高折射率玻璃在一定程度上对短波长光吸收强透过作用比较差，因此有比较强的偏黄倾向，镀膜本身是有色的，能够弥补一定的程度上的偏色，镀膜色彩如果是很幽深的深紫色膜，那这支镜头一定很好，如果是亮光强烈的红色膜，多半镜头的视角非常大，但选择还是以较幽深紫红色膜为最佳。80mmKodakWideFieldEktarf/6.3曾经是格拉菲的时代的佼佼者，能够提供156mm的像场，是当时能够满足45的最广的镜头，分辨率测试结果一点都不会输给最新的镜头们。100mmKodakWideFieldEktarf/6.3像圈能够达到183mm，而135mmKodakWideFieldEktarf/6.3则能够提供229mm像场，190mmKodakWideFieldEktarf/6.3则能够提供318mm的像场，完全能给8x10画幅使用。至于250mmKodakWideFieldEktarf/6.3则能够提供巨大的422mm的像场，据说是可以使用于11x14上的，但据考察，这个镜头实际上是设计给已经消失已久的10x12的尺幅相机使用的。这一系列的镜头都是设计成80/f22度的3．荷洛冈hologonHologon镜头设计实际上是上面那种topogon的双胞胎，它的光学结构很简单的将topogon的凸透镜和凹透镜位置对调，但设计上并没有对调那么简单，这个结构实际上也是和hologon一样的光学特点，不过将凹透镜放在前面可以更好的补偿球差和色差，对畸变也有一定好处，弥补了一些原hologon结构的畸变较大的缺陷，和topogon一样，hologon结构的镜头也需要中心灰来弥补亮度衰减的问题。因为hologon结构的镜头出现的晚，在大画幅中应用比较少，但是，这个结构是衍生出了很多的相关的更现代的结构。鲁萨结构，是苏联光学上的专有称谓，还有西方光学有时候叫阿维岗，这两种结构都属于Hologon结构的变形，民用光学界采用这个结构的镜头大多都是现代镜头了，最为具有代表性的是施奈德公司的superangulon，这个结构广为使用于各类高档镜头，用于航空摄影用的鲁萨镜头可以达到122度的视角，而作为大画幅摄影的superangulon只能达到100度到105度。这个光学结构是目前光学上矫正比较完善的了，被称为最完美的广角结构，和以前的hologon,topogon相比像场亮度衰减由视场角度余弦值的4次方关系改善为3次方关系，但由于像散的原因，边缘区域的解像力下降比较快，不过由于色差，球差，彗差的矫正都比较完善，这种结构的成像一般都很明锐，色彩表现也很好。superangulon系列镜头对比其他结构镜头的成像特点主要是反差适中，色彩表现好，目前施奈德生产的superangulon从38一直延伸到210，本来还有很稀有的250superangulon的，不知道于何时就停产了，也从未见过这支镜头的照片，估计像圈巨大，用者寥寥。最新的superangulon是XL系列的，据称视角可以达到120度，但标注上还多是110度，和一般人认为的xl系列采用了非球面镜片不同，superangulon的xl系列是没有增加非球面镜片的，因此由于视角的增大，像场的亮度衰减就比较值得重视了，厂家为这一系列的镜头专门配备了特殊的中心慧滤镜，可以在很大程度上让中心和边缘的亮度一致。对于中心灰滤镜，xl系列的superangulon实际上并不比普通的同焦距的镜头亮度衰减的多，他们的亮度在同样的视场位置基本是同一个级别的，其差别很难在曝光上看出来，只不过由于大幅增加的像场的部分和中心亮度的对比相差过大，才使中心灰变的必要，在一些移轴范围小的机器上使用像场大过移轴范围很多的xl镜头的时候中心灰是没有什么必要的，而普通非xl的镜头其实一样需要使用中心灰，不管是罗顿斯德公司还是施奈德公司，其中心灰都遵循两个数学规则，也就是说实际上是可以互换的，较浅色的那个适合xl和普通superangulon系列使用。用户需要使用中心灰与否应该可以自行判断，拍摄出的照片有没有明显的暗角或者是否需要常常工作于相机的极限像场边缘。大多数superangulon因为像场亮度衰减的问题在标注像场大小数据的时候都有所保留，一般可以认为其保留了接近5度的余量，如果用户可以忍受在那余量范围内较暗的亮度（通过减小光圈和附加中心灰可以一定程度上修正这个问题），这一部分也是可以使用的，比如superangulon121F8像场只标注了291mm/f22,但它实际上是可以覆盖