您的位置 首页 > 装修房产

【500mm是多少米】绝非说笑!自己动手打造500mm长焦镜头!

长焦镜头的基本属性必须有这个字——!现代长焦镜头由于光圈和特殊玻璃、复杂的结构设计、装配精度之间的关系,成本高、出货量低,因此更加不可收拾。

但如果放下一些要求,比如不需要大光圈,佳能400mm F5.6的价格就只要不到8000,只有F2.8的那颗“巨无霸”的1/8,一些副厂镜头甚至仅仅几十分之一。回顾长焦镜头的历史,采用望远结构的型号是在二战后的1960年代才出现,1970年代开始使用特殊玻璃,期间还有很多主打低价的长焦距镜头采用折返设计。而在二战前,没有望远结构,没有特殊镜片,没有折返设计,长焦镜头是非常简单粗暴的2片1组的望远镜结构,你没听错,整个镜头就2片镜片而已,但却能组成400mm F5.6、500mm F5、500mm F8等镜头,不过它的特点也很明显,就是体型非常长,比如下图这个蔡司Jena Fernobjektiv 500mm F8:

1凹1凸的2片1组实际上就是望远镜物镜的经典设计,事实上,1839年达盖尔发明的第一台相机上使用镜头就是2片1组的结构。所以,不论从望远镜还是从相机镜头来看,2片1组的长焦镜头结构都是成熟到可以追溯至相机历史之初的设计。

所以,想要自己打造一颗长焦镜头,最基本的需求就是先找到一个2片1组的凸透镜组合,如果你对镜头附件非常熟悉的话应该第一时间就能反应过来:这不就是近摄镜的结构么?但是那啥?近摄镜单独还能成像?要知道近摄镜本质上就是个凸透镜组合,当然可以在CMOS上聚焦成像,而且原厂副厂比比皆是。从原理上讲似乎单片设计也能搞定,那为什么一定要2片1组?这是因为1片玻璃不但会有严重的球面像差使画面朦胧,玻璃折射造成的色散现象也会使画面颜色混浊并且产生紫边。2片1组的透镜通常用一凸一凹的型式,利用第二片透镜校正第一片透镜的像差,效果会有明显改善,除此之外像徕卡也生产3片1组的近摄镜,目的也就是为了校正像差。

解决了结构上的问题,接下来就来解决这颗自制长焦镜头的细节设计,要造出一个能用的镜头有几个要素:用什么光学透镜、怎样实现完整的对焦范围、怎么装配,小胖就以这三个关键点来进行说明。

透镜:屈光度2,77mm的近摄镜

近摄镜的能力以屈光度表示,如果一个近摄镜的屈光度和焦距分别是d和f,它们的关系就是:d = 1000/f。所以,一个屈光度为2的近摄镜焦距就是500mm,用作2片1组的长焦镜头时,建议使用屈光度2~4(也就是焦距在250mm和500mm)之间的近摄镜,事实上古典2片1组的长焦镜头也基本都是这个焦段。这是因为屈光度太高(相当于焦距太短)不好装配,而且比250mm(屈光度+2)短的焦距玩起来没什么意思,可替代的成熟镜头太多。而屈光度太低(相当于焦距太长)则会使整个系统的长度太长,因为没有采用望远式的复杂镜头设计,所以2片1组的镜头长度往往跟焦距接近,也就是500mm镜头长度也会在500mm左右,因此低屈光度的镜头会变得太长而无法使用(其实500mm,半米长也不短了)。

具体的近摄镜方面,大家可以随意选择,原厂品质有保证一些,比如佳能500D 77mm版,它的屈光度就是+2,焦距500mm,可以组出一支超望远镜头。之所以选择77mm是为了避免边缘失光太严重甚至出现暗角,另外,副厂也无所谓,只要注意到屈光度和口径就行了。

对焦模块:皮腔+近摄接环

因为是自制,无法让镜片在镜头内部移动来实现对焦,所以只能通过皮腔来改变镜头长度来实现对焦,电商上有不少这一类便宜而且重量比较轻的产品,只要保证15厘米左右的延伸程度就可以使用,而皮腔的伸长能力决定这个组合的最短对焦距离,延伸越长,对焦距离越近,下面是计算公式解读,理科苦手可略过过。

在对焦到无限远时,透镜光心到CMOS的距离等于焦距(此时像距=焦距),对佳能500D近摄镜而言这段距离就是500mm,4个近摄接环使得从近摄镜到接环底部的最短长度大约是390mm,小胖的案例用的是古董相机NEX6,法兰距18mm,所以从近摄镜到CMOS的总距离是408mm,不足500mm,剩下的92mm得要靠皮腔来补足。而小胖的皮腔拉到最长时,整个距离大约543mm,此时像距(从透镜光心到感光芯片的距离)v=543,而且焦距是f=500,代入公式1/u + 1/v = 1/f,得到物距u=6313.95mm,也就是说,这个自制镜头的最短对焦距离为6.3米。

不过要注意皮腔有否漏光的问题,不然会明显影响成像。具体品牌不重要,但要注意到两点:第一,相机能否装得上去,如果不可以,能否找到接环。第二,能否找得到从该皮腔的镜头母口到安装近摄镜螺纹的转接环。近摄接环买那些超便宜的就行,反正什么功能都不需要。如果是转接索尼APS-C无反系统,4组近摄接环外加一个20厘米皮腔就基本够用了。

装配:准备多种直径转换接环很重要

+2屈光度的近摄镜平时是通过镜头前端螺纹进行安装,但皮腔和近摄接环上不一定有螺纹,所以刚开始小胖就说要有一个从镜头母口转到螺纹的转接环,而且考虑到转接环的口径也可能和近拍镜的螺纹口径不同,因此也得准备一些口径上升或下降的接环,至多时甚至要准备52-58、58-62、62-72以及72-77这样复杂的系统,之所以在最极限的情况下不用单个的52-77接环的原因在光圈值上,前者光圈更大,详细计算如下(数学苦手可忽略)

设焦距为f,光圈开孔到透镜光心距离为d,光圈入瞳经为e,光圈F值=f-d/e。使用多个近摄接环可有效放大d,在2片1组的镜头结构里,e其实就是从近摄接环或皮腔,转接近摄镜安装螺纹的转接环直径,小胖的方案实测e=41mm,52-58、58-62、62-72以及72-77的多接环结构d值为30mm,而单一的52-77仅8.5mm,分别代入光圈F值=f-d/e,前者可得F11.4,而后者为F11.9,所以我们制作的是一颗500mm F11.4镜头。

但理论上这套系统的最大光圈并不只F11.4,因为入瞳径是从镜头前方看到的光圈开孔,所以如果从镜头(77mm)前方看入刚好就只看到完整的转接环内圈(41mm),我们就有最大的入瞳孔,实测佳能500D近摄镜内径为75mm,所以这套系统理论最大光圈=500mm焦距/75mm入瞳经=F6.67,而有公式:转接环内圈半径s/近摄镜半径R=f-d/f,代入数值解d值为226mm,换句话说本次自制500mm镜头里,佳能500D滤镜跟其螺纹转接环得有226mm长的锥形圆筒,才能保证到F6.67光圈,考虑到本身长度就已经可超过500mm,这样玩下去可真是提着快1米的镜头到处跑的节奏了,想想还是很有趣。

具体转接的机型小胖建议选择索尼或者其他有峰值对焦提示的无反,相对比较方便一点,500mm这个长度用皮腔的脚架环基本还能站稳,最终成型的就是这个样子:

实拍效果如下,2张1组,上为原始缩略图,下为100%放大细节,均转接索尼NEX6,ISO 200。

如何,画质是不是比想象中要好很多?100%放大时当然是无法跟正儿八经的长焦镜头相比,成像还是会略显不实,也会很比较明显的色散紫边,但也一定是足够惊艳了吧,从实用性来说……一个松松垮垮半米多长还要带脚架的500mm F11.4镜头说啥实用性,最重要的是要让大家看个热闹看个开心,近摄镜变长焦使用时效果其实相当好,相信使用他厂类似的2片1组近摄镜时的效果应该类似。小胖在此地再强调一次,最好使用2片1组结构的近拍镜才会有好效果,那些便宜的单片玻璃近拍镜的成像质量是不行的。

这个组合有什么缺点呢?首先,它很难对焦,在操作时一只手操控相机,另一只手拧皮腔上的旋钮对焦,所以必须上脚架,即便如此还是很麻烦。如果使用轻型皮腔组合,左手可以转旋钮对焦同时托住皮腔上的脚架座,但整套系统太长重心不好掌握。其次,峰值对焦和放大功能是必备,即便如此也失败率挺高。再次,这个组合没有光圈机制、永远只有一个光圈。最后,各种配件买起来费劲,很容易买到错的。

整套下来的成本在2000以内(佳能500D 77mm近摄镜就要1500……),有兴趣的话可以自己玩玩,便宜的耐司之类近摄镜也可以试试,理论上效果也不会差太多,搞成功了的一定要告诉我哦,哈哈哈。

责任编辑: 鲁达

1.内容基于多重复合算法人工智能语言模型创作,旨在以深度学习研究为目的传播信息知识,内容观点与本网站无关,反馈举报请
2.仅供读者参考,本网站未对该内容进行证实,对其原创性、真实性、完整性、及时性不作任何保证;
3.本站属于非营利性站点无毒无广告,请读者放心使用!

“500mm是多少米”边界阅读