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广角镜头

广角镜头

广角镜头（wide-angle lens）又称短焦距镜头，是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头的镜头。广角镜头可分为两种：普通广角镜头和超广角镜头。普通广角镜头的焦距一般为38-24mm，视角为60-84度；超广角镜头的焦距为20-13mm，视角为94-118度。

从1812年新月型镜头出现，1862年世界上第一个广角镜头诞生，到二十世纪四五十年代各大镜头产业品牌发布了其第一支广角镜头，再到二十世纪七十年代广角镜头技术趋于成熟，广角镜头在功能和质量上取得了重大进步。现今，广角镜头以其高性能得到了广泛应用。

广角镜头视角宽、景深大，适合拍摄远、全景画面,适合表现开阔的空间和宏大的场面。它还具有畸变效果，合理利用这个特点能使画面呈现出独特的视觉效果，使用不好或者不符合使用场景则会使画面失真。广角镜头的应用非常的广泛，可用于风光摄影、人物摄影、体育摄影、新闻摄影、纪实摄影等等。

发展历程

问世

1812年，新月型镜头的出现，对光学镜头的发展产生了重大影响。1862年，美国人哈里森和施尼将两个新月型镜头围绕中心光圈对称放置，成功制造出了世界上第一个广角镜头。

首发

早期镜头产业主要集中在德国和日本两个国家，如德国的莱茨公司、禄莱公司和蔡司和日本的佳能、尼康、奥林巴斯等。二战后，“日本光学”开始生产面向大众的相机，并于1946年将他们的35mm定焦广角相机命名为“尼康”。同年，佳能开始发布自己的镜头，并于1951年发布了佳能独立设计与制造的第一支广角镜头Serenar 28mm f/3.5 I镜头。

迭代

二十世纪七十年代，各品牌广角镜头百花齐放，几乎每家品牌都推出了24-35mm F3.5规格的广角变焦镜头，这些镜头是超广角镜头的鼻祖。自那以后，佳能又陆续推出20-35mm、17-35mm再到16-35mm的超广角变焦镜头，其他品牌也紧随其后。超广角每广1mm，视野会发生较为明显的变化。2007年，尼康株式会社推出了14-24mm的镜头，成为那个时代最强超广角变焦镜头，在摄影圈出现了“尼康拍风光，佳能拍人像”的论调。广角技术逐渐成熟，广角镜头性能也逐渐升级。1994年，尼康提出光学防抖技术。该技术被应用于镜头，减少了画面因为相机抖动带来的模糊，提高了镜头的性能，推动了广角镜头更高质的发展。

产品规格

焦距

普通广角镜头的焦距一般为38-24mm；超广角镜头的焦距为20-13mm。焦距短的广角镜头视野宽，比较适合拍摄较大场景的照片，如：建筑，风景等。广角镜头的对焦方式有两种：手动对焦和自动对焦。自动对焦的优点在于方便快捷，适用于拍摄风光、运动或人像。手动对焦能比较精准的聚焦于目标拍摄物，适用于微距拍摄。同时，不同的拍摄条件需要不同的焦距，大家可以根据自己的需求选择焦距。

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最大光圈

优秀的光圈特性能让广角镜头有更出色的光学素质，光圈不仅能控制画面的景深，影响光圈的亮度，还具有虚化背景或前景的作用。最大光圈决定了镜头的透光能力和拍摄条件。广角镜头通常具有较大的光圈，允许更多光线进入镜头，即使在弱光条件下也能得到较为清晰纯净的影像。

适配器类型

当相机与附加镜头的卡口不一致时，需要用到适配器来加接附加镜头。广角镜头适配器实现了将具有不同卡口的广角镜头和相机连接在一起由于型号和品牌的不同，适配器的重量与尺寸也会有所差异。尺寸、重量较小的适配器更利于携带。适配器允许镜头与相机混合品牌使用，但部分较为便宜的适配器只能提供手动控制，还可能会影响图像的稳定性。

透镜数量

一枚镜头由若干个镜片组成，这些镜头也叫透镜。光线经由各个透镜，最终到达传感器上，于是形成图像。透镜的数量和排列组合的方式影响了镜头的性能。一般来说，透镜数目越多，画面发生畸变的程度越小，成像的质量越好。但透镜数量增加的同时，镜头的成本和重量也有所增加，因此透镜数量是由实际要求与条件来确定的。

图像传感器

图像传感器是一种能够将光学图像转换为电信号的电子器件。具有捕捉光学图像中的信息并将其转换为数字信号的功能，以便后续的图像处理、存储和显示。优秀的传感器具有集成度高、低功耗、低噪声、低成本、高分辨率、快速读取等特点。图像传感器包括CIS传感器、CMOS传感器、TOF传感器、InGaAs传感器、BSI传感器等。

镜片材质

广角镜头镜片通常是由光学玻璃或者其他特殊材质制成。从材质上分，镜头可分为塑料镜头和玻璃镜头两大类。玻璃镜头需要逐个研磨，加工难度大，但其透光率更高。塑料镜头便于自动化批量加工，并能大规模量产，但其透光率不如玻璃镜头。此外，还有玻璃塑料混合镜头，该镜头结合了二者的优点。

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产品设计

材料选用

镜片材质

镜片的常见材质包括玻璃和合成塑料，相比之下，玻璃材质的镜头透光率和色彩还原度更有优势。

镜筒材质

摄像机的镜筒多为塑料材质，手机摄像头为金属材质。

外观设计

镜头的表面结构包括：透镜、变焦环、对焦环、距离刻度、防抖开关和镜头安装标记。

变焦环

变焦环用于改变镜头的焦距。定焦镜头由于焦距固定，无法进行变焦。因此变焦环只在变焦镜头上存在。对焦环可以通过转动实现精准对焦。对焦环的位置可能位于镜头的前部或者后部，不同种类的镜头对焦环位置可能有所不同。距离刻度显示了镜头的伸出量以及镜头与被摄物之间的距离。对于使用手动对焦拍摄用处较大，部分自动对焦镜头无此刻度标记。防抖开关打开后，能产生光学防抖补偿效应，来补偿镜头因手持拍摄而产生的抖动振幅，实现光学防抖。从而使图像在低速快门下依然能够呈现清晰的效果。

镀膜

镜头镀膜的作用是增加光的透过率。镀膜决定了镜头的成像质量，通过减少光的散射和反射，保证了通光率，进而保证镜头的最佳画质。各大品牌拥有自己独特的镀膜技术，如佳能的空气球形镀膜、尼康株式会社的纳米结晶镀膜、富士的超级电子波束镀膜等。

核心架构

原理

光线透过小孔，在另一端的光屏上形成形状与光源一致的投影。通过这个原理，当时的艺术家可以在暗房中利用投影把真实的生活情景描绘下来。为了将影像固定，人们还发现了感光材料。将涂有感光材料的平板挂在成像处曝光一段时间，就可以把影像记录下来，这便是最早的镜头成像原理。随着科技的进步，人们发明了图像传感器，并将其应用于影像记录中。

凸透镜

为解决小孔成像中孔径越大，成像越模糊的问题，有人提出在小孔中放置一个凸透镜。利用凸透镜的屈光性，将通过凸透镜的光线聚焦于一点，形成清晰明亮的影像。

光学元件

光学器件，如透镜、偏振器、放射镜等，大多都是利用天然存在的材料制成。由于这些材料的介电常数变化范围十分有限，再加上天然材料缺乏磁响应导致抗阻不匹配，使得工作效率较低，整个光学镜头领域迫切需要一种简便、高效，能够按照使用者意愿调控光波的光学材料。

焦距和光圈的配合

焦距和光圈是广角镜头的两个基本特征。焦距控制了取景地范围，光圈决定了镜头的景深。光圈越大、焦距越长，纵深感越弱，光圈越小，焦距越短，纵深感越强。要获得纵深感强烈的效果，就减小光圈，用需要用广角镜头去拍摄。

画面特点

视角宽

广角镜头的视场角宽于60°，一般来说要宽于人的视角。视角宽意味着在相机和景物距离不变的情况下，画面中拍摄的景物多。这一特点在室内摄影及风光摄影中被广泛运用。

景深大

景深是指当镜头清晰聚焦于某一拍摄主体后，该主体前后方的景物也能清晰成像的纵深范围。景深受光圈、物距和镜头焦距三个因素影响，在光圈、物距不变的情况下，焦距愈短景深愈大。这一特点在拍摄同时具有远、中、近景的照片时能体现较大用处。

透视变化

广角镜头能将近处的景物拍大，将远处的景物拍小，使实际上一样大的被摄物因离镜头远近不同而在画面上呈现出明显的大小差异。

畸变现象

广角镜头在近距离拍摄某些物体时，被摄对象的线条会倾斜、变形，具有某种夸张的效果，这是由于镜头发生曲像畸变。摄像机位置距离被摄体距离越近，这种变形与夸张效果越明显。

产品分类

广角镜头是一种能够捕捉更广阔视野的相机镜头，包括定焦广角镜头、变焦广角镜头、鱼眼相机和微距广角镜头等。

定焦广角镜头

定焦广角镜头是固定焦距的广角镜头。它们通常具有较大的光圈，提高了图像的清晰度和细节，尤其在低亮度环境下表现出色。定焦广角镜头通常价格较低，重量较轻。但其单一的焦距，限制了画面的视角和深度。

变焦广角镜头

变焦广角镜头是变焦镜头是在一定范围内可以变换焦距、从而得到不同宽窄的视场角，不同大小的影象和不同景物范围的广角镜头。变焦镜头的优点是方便，能够在不改变拍摄距离的情况下，通过变动焦距来改变拍摄范围，有利于画面构图。它的方便还体现在减少了携带摄影器材的数量以及节约了更换镜头的时间。比起定焦广角镜头，它的劣势在于价格较高且光圈较小。

鱼眼镜头

鱼眼镜头是一种特殊的广角镜头，其视角非常宽广，一般可达到220°或230°，因此它可以大幅度地扩大画面场景的视野，可以适应很多狭小空间的拍摄需求。由于鱼眼镜头的畸变效果，近距离拍摄还能达到一种夸张的变形效果，增加画面的趣味性。

微距广角镜头

微距广角镜头结合了广角镜头和微距镜头的特点，将微距对象拍出“庞大感”，展示了一种全新视野。微距广角镜头得益于超宽的视角，即使拍摄微距题材，背景也能拍的清晰。

应用领域

摄影和电影制作

广角镜头在摄影和电影制作中被广泛使用。广角镜头具有广阔视野和扩展感的特点，可以将场景拉伸，增强视觉冲击力。例如电影《奇异博士》，在展示神奇的魔法世界的镜头中使用广角镜头，增加了画面的动感和戏剧性，巧妙地营造了魔幻氛围。广角镜头能够扩大场景的感知范围，使观众感受到更大的空间感和立体感。通过广角镜头，电影展示了令人叹为观止的魔法效果和多维宇宙的奇异景象。

风光摄影

把广角镜头用于风光摄影，能对更广范围的风景进行成像。广角镜头下画面的景物有远有近，有大有小，能够将所处环境更真实的记录下来。

建筑摄影

广角镜头可以强化近大远小的透视关系，因此在利用低角度仰拍建筑时，能够令其显得更加宏伟、壮观。

人像摄影

广角镜头边缘具有一定的透视畸变，因此用来拍摄人像，具有改变人像比例的效果。比如将人物的腿部置于画面对角线并靠近边缘，这样可以通过镜头畸变把人物的腿“拉长”。利用广角镜头还能拍摄出具有纵深透视感的照片，通常会使用“延伸构图法”，在构图中加上人物，让照片更具有韵味。

产品特点

优点

广角镜头的取景广，画面中更能容纳更多景物，适合拍摄风景、建筑，以凸显场景的恢宏壮观。利用广角镜头的畸变效果，可以优化人像比例，还能拍摄到一些夸张化的画面，增强画面的趣味性。

缺点

广角镜头的畸变效果有利也有弊，它会使画面的线条弯曲，导致图像失真。广角镜头还会产生眩光问题，眩光带来的奇怪光斑会使得照片显得杂乱无章，好似蒙上一层灰雾。这是光在镜头内部反射和扩散导致。普通的镜头可以通过安装遮光罩减少眩光，但广角镜头不同，即使已经安装了遮光罩，眩光也不会完全消除。这就要求广角镜头具备超强的抗眩光性能。