現代攝影/鏡頭
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鏡頭是現代相機的重要組成部分。
有許多型別的攝影鏡頭，最常見的類別如下所述。（對於該主題的更技術性處理，您可能希望參考光學。）
相機鏡頭控制著拍攝場景中可見的部分。鏡頭包含許多鏡頭元件，一個控制對焦的機制，一個光圈光闌，一個單獨的控制焦距的機制（僅在變焦鏡頭上），所有這些都位於一個防光筒體內。鏡頭可以接受濾鏡附件以用於特殊目的。
鏡頭元件是彎曲光線以受控方式的單個玻璃碎片。每個元件都有其目的，無論是匯聚或發散入射光，調整對焦，還是減少誤差。
每個額外的鏡頭元件都會稍微減少透射光的總量和清晰度。
相機鏡頭直接控制著場景中可見的部分——視角——而拍攝者選擇拍攝的位置和方向。
視角與鏡頭的焦距相關——鏡頭對焦（在無窮遠）的位置與“光學中心”之間的距離。焦距 (f) 以毫米表示 (例如 f=50mm)。較長的焦距會產生較窄的視角，而較短的焦距會產生較廣的角度。
焦距與影像感測器尺寸之間的關係決定了鏡頭會產生更寬或更窄的視角。18mm 鏡頭在全畫幅單反相機上可能被認為是廣角鏡頭，但在緊湊型相機上可能會產生較窄的視角。
鏡頭允許使用者對焦到場景的特定部分。機身可以提供自動對焦，以自動將對焦設定到場景中的目標。對焦可以由拍攝者手動控制，也可以由相機自動控制，由鏡頭和/或機身上的 M/A 開關選擇。
根據設計，相機鏡頭最清晰地對焦在“焦平面”上——一個平行於膠片或影像感測器的空間區域。（這種設計受到移軸鏡頭的挑戰。）從光學中心到焦平面的長度是“焦距”。在更好的鏡頭上，鏡筒上有焦距標記。焦距不受焦距的限制——焦距發生在鏡頭光學中心的前面，而焦距發生在後面。
對焦範圍通常從鏡頭處特定距離開始（廣角鏡頭近至幾英寸，長焦鏡頭近至整英尺），在近距離處緩慢前進，然後迅速加速到“無窮遠”——遠處物體將完美對焦的設定。一些鏡頭允許略微調整超出無窮遠，以在遠處減少景深。
鏡頭直接控制光圈，這是三種主要曝光控制之一。（感光度由影像感測器控制，快門速度由機身控制。拍攝者還可以控制場景中的光線量。）
光圈是鏡頭“光闌”或“虹膜”中的一個孔，位於光軸中心，並具有特定的直徑。幾個光圈“葉片”根據需要開啟或關閉，以允許更多或更少的光線透過鏡頭。葉片的數量和形狀有時可以在散焦高光中看到，令人愉快的形狀被稱為“散景”。
光圈的大小表示為焦距的分數 (例如 f/4.0)。對於 50mm 焦距的鏡頭，f/4.0 的光圈為 12.5mm；對於 200mm，f/4.0 為 50mm。對於計算曝光，此比率——更廣為人知的是“f 值”或“f 檔”——比絕對大小更重要，因為對於任何焦距，相同的比率都允許來自場景的相同數量的光線透過。f 值以 2 的平方根為基礎按幾何級數增長，因為照度隨面積（二維值）變化，但直徑是一維值。雖然最初的分檔設定為一個完整的檔——1/2 的係數——現代相機允許將光圈設定為半檔或三分之一檔。
更寬的最大光圈——有時被稱為鏡頭的“速度”——需要更昂貴的設計和更高質量的鏡頭元件。長焦鏡頭可能具有f/2.0 的最大光圈。標準鏡頭和廣角鏡頭可能接近f/1.0。雖然比f/1.0 更快的鏡頭是可能的，但光學和設計約束可能會導致不太理想的影像。
在嚴格的機械鏡頭上，使用者透過旋轉鏡頭上的調整環來設定光圈。當快門釋放時，機身中的一個槓桿會推壓鏡頭卡口中的一個槓桿，使光圈葉片閉合到選定的光圈設定。提供電子操作的鏡頭將透過第二個槓桿將控制權傳遞給機身。
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調整光圈控制著多少非軸光線可以進入相機。這具有控制焦平面之前和之後多少場景在焦點的副作用——這被稱為景深。景深的大小由光圈的絕對大小決定，較小的光圈會產生更寬的景深，而較大的光圈會產生更淺的景深。因為長焦鏡頭通常具有更大的絕對光圈，所以它們通常會產生薄的景深。廣角鏡頭可以使景深延伸到無窮遠。
景深與焦距成正比。更近的對焦會減少景深。在相同的光圈尺寸下，更遠的對焦會大大增加景深。景深可以延伸到無窮遠，而不必在無窮遠處對焦。一些鏡頭在鏡筒上帶有標記，指示給定光圈下的景深。
在構圖時，鏡頭會保持最大光圈，讓場景清晰可見。一些相機型號允許拍攝者預覽景深；按下“景深預覽”按鈕會暫時設定光圈，同時保持取景器處於活動狀態（而不是曝光感測器）。
景深也會間接地受到影像格式的影響。更大尺寸的格式需要焦距更長的鏡頭才能獲得可用的視野。更小的格式可以利用非常短的焦距，並從更長的焦距獲得更大的放大倍率，但通常可用的光圈範圍更小。因此，智慧手機或緊湊型相機比全畫幅相機更難以捕捉淺景深。
發燒友和專業相機通常提供一系列可更換的鏡頭。鏡頭卡口使鏡頭能夠安全地連線到相機並連線到機械和/或電子控制。因此，鏡頭卡口決定了哪些鏡頭與特定相機機身相容。
當相機不用時，應將鏡頭卡口蓋安裝在上面，以保護安裝表面和相機的內部腔室。雖然它通常是相機最堅固的部分，但鏡頭卡口仍然容易受到掉落或過度用力對安裝鏡頭的損傷。
遮光罩可以為鏡頭的前面提供一些保護。遮光罩還可以防止光線從視野外進入鏡頭，從而可能導致眩光。
透過鏡頭前面的濾鏡安裝座，可以安裝各種濾鏡以用於特殊用途。
- UV/清透
- 一種清透濾鏡，也可以濾除紫外線。膠片或感測器可能會捕捉到紫外線，就像它是可見光一樣，從而在影像中造成霧濛濛的效果。
- 雖然額外的玻璃可能會增加影像缺陷的可能性，但濾鏡也可以防止意外掉落和碰撞。破碎的玻璃吸收了可能損壞更昂貴的鏡頭或相機機身的能量。
- 偏振鏡
- 一種濾鏡，可以將光的透射限制在特定的偏振平面，該平面可以透過使用者調節。這可以增加對比度並降低反射的強度（反射往往會偏振入射光）。濾鏡也可能與偏振物體相互作用，例如數碼螢幕和太陽鏡。數碼相機可能需要“圓形偏振鏡”（CP）才能保持自動曝光和自動對焦感測器的使用。
- 中性密度 (ND)
- 一種濾鏡，可以將入射光減少特定量。這可以作為控制曝光的備用方法，尤其是在需要更長的快門速度時。濾鏡是中性的，不會偏向任何特定的顏色。這類濾鏡通常以不同的密度提供，以曝光減少的檔位數表示。對於沒有可調光圈的鏡頭，可能需要中性密度濾鏡。
- 一些 ND 濾鏡可能是“分開的”，具有兩個不同密度的區域，或者“漸變的”，具有密度遞增的梯度。一些 ND 濾鏡可能由兩個偏振濾鏡組成，可以透過改變它們之間的旋轉角度來調整強度。
- 顏色
- 永久性的彩色濾鏡，可以用於調整白平衡，新增弱或強的色調，或控制單色膠片的拍攝。
- 近距離對焦
- 可以安裝在鏡頭上的放大鏡，可以實現比原來設計更近的距離對焦。這些通常比專門的近距離對焦鏡頭便宜。
- 特殊效果
- 濾鏡可以建立特殊效果，例如圖案化的高光或柔焦。
雖然濾鏡通常可以彼此疊加，但不要安裝超過一個或兩個，因為這可能會導致暗角。廣角鏡頭可能需要一個特殊的安裝座才能防止廣角濾鏡出現暗角。
各種附件會改變鏡頭的效能
- 耦合器
- 取代微距鏡頭，耦合器將兩個鏡頭連線到它們的濾鏡安裝座。耦合鏡頭提供的放大倍率可以透過將安裝在相機上的鏡頭的焦距除以耦合鏡頭的焦距來計算。相機保留對通常安裝的鏡頭的控制，如果有自動對焦功能，則保留自動對焦功能。透光率會因兩個鏡頭中玻璃的總和而減少。
- 延長管/環
- 透過增加鏡頭和像平面之間的距離來提供近距離對焦功能，但會以曝光和無限遠對焦能力為代價。光圈的有效縮小也會導致景深縮小。延長管不會影響透光率，因為沒有額外的玻璃。更好的延長管會保留對焦和光圈的連線。
- 介面卡
- 允許安裝為其他鏡頭卡口設計的鏡頭。
鏡頭具有各種不同的製造質量，更昂貴的鏡頭通常提供更好的效能和更耐用的結構。
一些鏡頭元件以額外的成本，使用諸如硼矽酸鹽或螢石等特殊材料製造，或者使用非球面幾何形狀，需要特殊的生產工藝。這些有助於減少或消除由傳統光學玻璃引起的缺陷。
調整對焦時，焦距可能會發生輕微變化，即使在預計焦距保持恆定的定焦/定焦鏡頭上也是如此。
鏡頭可以使用更便宜的“外對焦”，其中部分可見地從鏡筒突出，或者使用“內對焦”，其中鏡筒長度保持不變，可以安裝更重的附件。
一些更便宜的變焦鏡頭在調整焦距時會發生不一致的速度。例如，70–210mm f/4–5.6 鏡頭在 70mm 時可能提供 f/4，但在 210mm 時下降到 f/5.6。
為了實現更快的速度，可能需要增加鏡筒直徑，這需要更大的鏡頭元件和更堅固的結構。
鏡頭不能完美地透射光線。它們可能會捕捉到場景中不存在的某些效果
- 光暈：強光源或反射周圍的光暈。
- 眩光：由於可見場景中的強光照射而在影像中其他地方出現的形狀
- 霧濛濛：對比度降低，有時是由於鏡頭起霧、過熱或紫外線造成的。霧濛濛也可能是由相鄰鏡頭元件之間的光學水泥分解造成的，需要昂貴的維修。
- 漏光：光線透過結構缺陷或不正確的鏡頭安裝進入相機。
- 汙點：由指紋和前面或後面的表面上的汙點、相同位置的劃痕造成的瑕疵。
鏡頭元件的設計和選擇也可能引入各種誤差
- 畸變：鏡頭研磨過程中的缺陷，以及由於球面鏡頭幾何形狀造成的偏差。
- 色差：顏色的分裂，與在光學稜鏡上觀察到的相同。
- 全內反射：光線在多個表面上不希望發生的邊界，通常是由於塗層不足造成的。
- 暗角：視野邊緣的透射率降低，導致影像的角部變暗。這些也可能是由遮擋濾鏡造成的。
所謂的標準鏡頭彎曲光線的方式與我們的眼睛大致相同，因此提供具有正確比例的影像。它的焦距接近影像框架的對角線測量值。也就是說，對於標準的 35mm 格式全畫幅相機，膠片或數碼影像感測器上的影像尺寸為 24x36mm。對角線測量值為 43mm (sqrt(362+242))。大多數製造商生產的最接近的鏡頭是 50mm 鏡頭。格式與 35mm 不同的相機具有不同焦距的“標準”鏡頭——對於更大的格式，焦距更長，對於更小的格式，焦距更短。
- 35mm - 50mm（例如，尼康 Nikkor 50mm f/1.4、佳能 EF 50mm f/1.4、賓得 smc P-FA 50mm f/1.4、美能達 AF 50mm f/1.4 等）
- 645 - 75mm（例如，賓得 smcp-FA 645 75mm F2.8 等）
- 6x7 - 105mm（例如，賓得 smcp 67 105mm F2.4 等）
- APS-C - 30mm（例如：適馬 30mm f/1.4）
您可以使用這張外部圖表來比較不同膠片格式的鏡頭焦距。
廣角鏡頭的視野比普通鏡頭更大。換句話說，它們透過捕捉更多周邊區域，捕捉到相機前方的更多場景。然而，由於相機中膠片或感測器的尺寸仍然相同，更寬的場景在膠片或感測器上顯示為略微扭曲：更大的場景“擠”在相同面積的膠片或感測器上，因此典型效果是每個物體都更小（因此看起來更遠），因為影像現在“包含”了更多物體。隨著每個物體變小，典型效果是物體看起來更遠。你在汽車的乘客側後視鏡中看到的就是這種情況。這些鏡子會產生廣角效果，並透過使每個物體都更小來讓你看到汽車後面更多的場景，因此那裡通常會印有警示： “鏡子中的物體比實際距離更近”。
有各種廣角鏡頭，透過焦距來衡量。35mm 相機的“正常”鏡頭焦距約為 50mm，而廣角鏡頭的焦距較短，例如 35mm 或 28mm。焦距越短，透視畸變越大。在極端情況下，有些廣角鏡頭的焦距約為 10mm，使用“魚眼”投影：可以捕捉到高達 180 度的視野。然而，最終的照片看起來高度扭曲，就像用銀球反射場景的照片一樣。這種型別鏡頭的名稱可能是來源於人們想象魚在水下的視野，或者影像在中心點周圍扭曲，就像魚眼的樣子一樣。
長焦鏡頭是指任何固定焦距鏡頭，其焦距比普通鏡頭更長（焦距比膠片或感測器的對角線尺寸更長）。這包括常見的子型別，即遠攝鏡頭，它使用特殊的透鏡來壓縮鏡頭的長度。
這些鏡頭透過放大主體並將其隔離在取景器中，將主體拉近。這種型別的鏡頭非常適合運動和野生動物攝影，因為它們可以隔離主體。然而，這些鏡頭有一個缺點，即它們通常不適合弱光條件下使用。大多數長焦鏡頭的最大光圈只有f/4，因此不能讓太多光線照射到膠片上，從而導致使用較慢的快門速度才能獲得正確的曝光。這樣做，攝影師會冒著由於自身移動而使影像模糊的風險。
記住一點，使用比所用鏡頭的焦距更低的快門速度時，儘量不要手持相機。這將有助於確保更清晰的影像。使用堅固的三腳架和遙控快門將在弱光攝影中提供很大幫助。
定焦鏡頭或定焦鏡頭）專為單一焦距設計，只有一個焦距描述符（例如 55mm）。定焦鏡頭可能比變焦鏡頭更便宜，簡單的結構可以降低成本和尺寸。定焦鏡頭也可能使用更高質量的材料和改進的功能，例如更寬的光圈或幾乎消除畸變。
變焦鏡頭是多焦距鏡頭。變焦鏡頭涵蓋一系列焦距（例如 35-105mm），並且可以在此範圍內持續調節。最寬和最窄焦距之間的差異有時可以用倍數來表示（例如 3 倍變焦），尤其是在消費級相機上。
變焦鏡頭可能具有獨立的焦距和焦距控制環，或者將兩者組合在一個控制套管中。變焦鏡頭可能侷限於一小範圍的焦距，或者可能能夠在一個鏡頭中實現廣角和遠攝拍攝。當焦距範圍為 10 倍或更大時，後者可能被稱為“超變焦”。
變焦鏡頭的一個缺點是，為了實現一系列焦距，所需的焦距複雜性和鏡頭元件數量遠大於定焦鏡頭。同樣，每個鏡頭元件都會略微降低透射率和清晰度。
變焦鏡頭的另一個缺點是，鏡頭的最大光圈通常較低，因為相同的光圈必須適應整個焦距範圍。這使得廉價變焦鏡頭在弱光條件下很難使用，除非使用閃光燈。由於設計限制，某些鏡頭在焦距範圍內可能具有不同的最大光圈。
微距鏡頭允許將主體以 1 倍或更高的放大倍數拍攝到膠片上。這一定義受到了數碼攝影的挑戰，因為數碼攝影可以製造越來越小的感測器，並且影像檔案可以隨意縮放。
雖然可以透過延長管、皮腔或反接環將普通鏡頭轉換為用於微距攝影，但微距鏡頭提供了更好的光學特性並與相機上的控制功能整合。
微距鏡頭通常與近攝鏡頭混淆，後者允許拍攝比標準鏡頭允許的距離更近的主體的照片。
同樣，普通鏡頭可以透過使用近攝濾鏡轉換為近攝功能，但專用鏡頭可能更有利。
也被稱為透視控制 (PC) 鏡頭，這些鏡頭允許校正影像幾何形狀。當膠片平面不平行於主體表面時，這最有用，否則主體將呈現出收斂線（現實中平行的線將呈現為收斂）。一個典型的例子是，當相機向上傾斜拍攝建築物時。收斂線的效果通常是不希望出現的，可以使用透視控制 (PC) 鏡頭來避免。它提供了通常只在風箱相機中可用的功能：鏡頭可以從光軸上移出（在上面的例子中：向上），從而使記錄介質可以與主體平行（相機正交指向建築物），並且主體呈現為無失真。
移軸鏡頭在機械和光學上比普通鏡頭更復雜，不提供自動對焦，並且相對昂貴。它們通常是廣角鏡頭，在這種情況下，它們經常用於建築攝影。較長的鏡頭通常用於產品或廣告型別的影棚攝影。
折反射或反光鏡鏡頭利用反射鏡將光線來回反射穿過玻璃元件，第二個凸面鏡元件充當負透鏡，進一步擴充套件了光錐。結果是，鏡頭長度顯著縮短，同時仍保持較長的焦距。當光線位於照片中失焦區域時，反光鏡鏡頭會在虛化區域產生明顯的甜甜圈形高光，因為中心被反射鏡元件遮擋。主體或整個場景上不會出現這種孔洞，因為光線以與普通鏡頭相同的方式匯聚。
一種使影像略微柔和（即不太清晰）的鏡頭。這有時用於肖像攝影，以掩蓋人物皮膚上的細微缺陷。為了適合這種目的，柔焦鏡頭通常具有約 80-100 毫米的焦距（對於 35 毫米相機），最常用於肖像作品。
與會破壞光線傳輸的柔焦濾鏡不同，柔焦鏡頭是在光學上構造的，以實現邊緣模糊和非常淺的景深。
術語 **魚眼鏡頭** 由美國物理學家和發明家羅伯特·W·伍德在 1906 年創造，其靈感來自魚從水下看到的超廣角半球形視野（一種稱為 *斯涅爾窗* 的現象）。它們最早的實際應用是在 20 世紀 20 年代，用於氣象學研究雲層形成，因此被稱為“全天鏡頭”。魚眼鏡頭的視角通常在 100 到 180 度之間，而焦距取決於它們所設計的膠片格式。由於不可能在如此廣的角度下保持線性幾何形狀，因此魚眼影像通常會捕捉到彎曲的幾何形狀和誇張的形式。
用於攝影的大批次生產的魚眼鏡頭首次出現在 20 世紀 60 年代初，它們通常因其獨特、扭曲的外觀而被使用。對於流行的 35 毫米膠片格式，魚眼鏡頭的典型焦距在 8 毫米到 10 毫米之間（用於圓形影像），以及 15-16 毫米（用於全畫幅影像）。對於使用更小的電子成像器（如 1/4 英寸和 1/3 英寸格式 CCD 或 CMOS 感測器）的數碼相機， “小型”魚眼鏡頭的焦距可以短至 1 到 2 毫米。