微距摄影必须整明白的8件事
一、微距摄影不是近距离摄影
　　数码相机特别是具备微距功能的小数码相机的出现，让“微距摄影”这一词汇高频出现。在更多时候，影友将“近距离摄影”和“微距摄影”都视为微距摄影，严格来说这并不正确。近距离摄影是指拍摄时镜头与被摄对象之间的距离非常近，而微距摄影则是展现人眼极限下才能及的一个纤毫毕现的微观世界，二者有着概念上区别。前者是一种摄影时参数状态的表述，后者则更广泛地代表着一种摄影类别)。正是这种概念上的混淆，造成很多影友认为近距离拍摄与微距摄影是同一件事，甚至还误将能近距离摄影的镜头也当做微距镜头看待。
　　二、最近对焦距离并非决定因素
　　微距摄影的有力武器是微距镜头。微距镜头属特殊设计的专业镜头。微距镜头光学构造分两种，一种是采用内置伸缩镜头筒结构，在远距离拍摄时与相同焦距的普通镜头没有太大区别，而在近摄时整个光学系统会随同内置镜筒同步前移，使像距增大，达到近摄放大的月的。另一种采用变换镜头内光学镜片组前后位置的结构，近摄时变换光学镜头组前后位置来获得影像放大率。因为微距镜头设计特殊，制造成本会加大，内部构造也比普通镜头复杂，所以市场上微距镜头的价格一般比同焦段普通镜头昂贵。
　　目前市而上的微距镜头在保证理想放大倍率的前提下，都可达到近距离摄影要求，但并不是所有能近距离拍摄的镜头都具备较高放大倍率。看一只镜头是不是微距镜头，并不是看其最近拍摄距离，而是要看最高放大倍率是多少。这也是很多同焦距镜头尽管最近对焦距离相同，但放大倍率却不相同的原因。如适马24-70mm
F2.8规格的新老镜头，尽管老款最近对焦距离只有0.4m，但放大倍率却可达到0.26x；而新款最近对焦距离比老款的还要近2毫米，但放大倍率却只有0.19x。其原因在于老款兼顾微距设计，而新款的是普通镜头设计。同样，微距镜头在设计时不但考虑了放大倍率，还要实现控制像场平整度及高分辨率、高锐利度等诸多性能指标。
　　三、标称距离与工作距离的关系
　　单反相机或数码单反相机的“最近对焦距离”，是指由胶片或感光元件平面到被摄物之间的最短拍摄距离。在单反相机机顶，可以看到一个圆圈中间一条横线的图标，它就是该相机的焦平面位置。工作距离是指由镜头前组镜片至被摄物之间的距离，工作距离都比对焦距离短。以佳能百微为例，镜头标称最近对焦距离为31cm，而实际工作距离仅14.9cm。而轻便数码相机上标称“微距”的最近对焦距离都是上作距离。
　　工作距离多远才合适，这要看拍摄体裁及对图像的表现方式。使用短焦距微距镜头和使用长焦距微距镜头拍摄，可以拍出同样大小的微距照片，但实际效果却不尽相同。短焦距微距镜头因为对焦距离近，拍摄时会给布光造成困难且景深大，而采用长焦距微距镜头，可以有更长的上作距离。
　　微距镜头不但可以作为微距镜头，同时还可以作为普通镜头使用，这也是一些短焦距、放大倍率并不高的镜头优势，如佳能EF 50mm
f/2.5小型微距镜头，不但可以作为微距镜头，还可以作为标准镜头使用。现在的小数码普遍具备1
厘米微摄功能，但它们并不能代替微距镜头，仅是个近摄功能。以佳能IXUS
7201S数码相机与佳能“百微”镜头拍摄出的图像对比为例，IXUS
720IS拍出的图像景深大，主体不突出，图像有些变形。而“百微”的图像主体与背景很好地分离，画面压缩感强。同时，IXUS
720IS的1厘米微距所拍主体大小并不如“百微”大、这就说明并不是对焦距离越近所拍图像越大，放大率跟镜头的放大比有关，而并不全看最近对焦距离。
四、放大倍率与有效光圈值的换算
　　因为在微距摄影时存在光圈f值与t值不等同的问题，因而会涉及放大倍率同有效光圈的换算。现在我们使用微距镜头时，并没有换算的麻烦，是因为现在单反相机的自动曝光模式可通过曝光补偿解决这一问题——如果用佳能相机，机身标称光圈并不改变，测光时会自动降低快门速度；而尼康相机会直接显示等效光圈值，但也有例外，比如加接环时就必须考虑到计算有效光圈的问题。
　　五、标称光圈不是有效光圈
　　照相机运用的是凸透镜成像规律，凸透镜的成像原理是物距2
倍焦距以外，可以得到缩小倒立的实像；1倍至2倍焦距可以得到倒立放大的实像；2倍焦距可以得到等大的倒立实像。微距摄影的成像条件，就是物距在1至2倍焦距之间，这样像距就会靠近2倍焦距，甚至超出2倍焦距。对此光学原理最直观的解释是，镜头要远离相机焦平面，才能清晰地成像。微距镜头的设计也正是遵循这一原则，只是在进行普通摄影时，镜头内部镜片组同普通镜头并没有明显不同，但在微距摄影时，镜头内部镜片组会移动，令成像透镜前移，使其远离焦平面（实际上是增大像距）以获得较高放大率（由于镜头并不是由一片凸透镜组成，镜头内部的镜片并不会全部前移，所以看起来镜片并不是全部堆积在镜头前部）。如果把这些透镜比作一个镜头的话，获得放大影像的原理就是在这个镜头同相机间加装了一个接圈或皮腔，让镜头远离感光面。其实微距镜头在微距摄影时，自身的镜筒就充当了接圈或皮腔的角色，此时会产生光圈变化的问题。以佳能“百微”为例，它标称的最大光圈为F2.8，但当对焦距离旋转到最近端0.31米（放大率1:1）时，却发现它的光圈变小了，如果用手持测光表以镜头标称光圈测得的读数来曝光，必会曝光不足。这是所有微距镜头的一个共性，造成这种情况的原因解释起来并不复杂。
　　我们有必要分清标称光圈值和有效光圈值的概念：焦距与光孔直径的比值是标称光圈值，可以称为f值光圈，也可以说是物理光圈。镜头外标的光圈值就是f值。这个比值以镜头标称焦距（固定值）来计算，可以看成是静态值。像距与光圈直径的比值是有效光圈值，可称为t值光圈，也可以说是成像光圈，即有效光圈。因为对焦距离不同，像距也不断变化，t值光圈可看成动态值。
　　定焦镜头中，每只镜头都有特定焦点距离。焦点距离是从镜头中心到它在胶片平面所形成的清晰影像间的距离。从某种意义上说焦距是固定的，即该镜头在对焦距离无限远时的像距。但我们现在使用的镜头都是可变焦点镜头，意思就是说任何一只镜头都可以前后挪动，在一定范围内对不同距离的景物调焦，以产生最清晰的影像。从这个意义上来说，一只镜头的焦距又是非固定的，因为前后挪动对焦距离即是改变像距。
　　到达感光元件上光量的多少，由光圈孔径大小控制，而到达感光元件的光的强度则由镜头离胶片的距离所决定，镜头离胶片越近，到达胶片的光就比镜头远离胶片的光要强些，即焦点距离越大，达到胶片的光越弱。
　　一般镜头因为物像距比值很大，所以可以用焦距代替像距，也就是用标称光圈f值代替有效光圈t值。但进行微距摄影时不能代替。微距镜头会在正常拍摄距离向微距拍摄距离旋转时逐步伸长筒径，此时就等于在镜头内加了皮腔，到达感光元件的光线强度降低，有效光圈也跟着缩小。实际上，大多数微距头在1:1摄影时，t值光圈都比f值光圈小2档左右，包括佳能“百微”这样的内调焦微距头亦是如此（别认为它的镜头不伸长，t值光圈就不变化）。
　　这其中有个易让入迷糊的地方，就是镜头的调焦系统，镜头上标注的距离信息其实并不是距离，即常被人理解成的物距。如果相机同物体距离相对固定的话，那么物距并不会改变。尽管镜头标称的是物距的远近，事实上镜头上对焦过程改变了像距，调焦过程是根据选择的物距来调整成像位置，即像距，为的是让图像更清晰。这个意思是说，物距是相机同被摄体间的距离，只能靠移动相机位置来改变，它调整的是被摄体的大小。镜头上的调焦系统意在改变像距，为的是让图像清晰。
六、不推荐用小光圈拍摄
　　光的衍射（Diffraction）指光在传播路径中，遇到障碍物或小孔（狭缝）时，偏离直线绕过障碍物继续传播的现象。镜头的衍射是处理光线在镜头光圈叶片周围的弯曲路径时遇到的一个物理问题。用微距镜头进行微距摄影时，衍射问题比使用普通镜头更严重。造成衍射最主要的两个条件，一是较小的光圈孔径，二是光圈离焦平面远。也就是说，光圈越小或离焦平面越远，图像分辨率损失就越大。按照微距镜头有效光圈比标称光圈小两级的算法，用F16的光圈也就等同于F32，如果用F32的光圈实际光圈也就是F64。微距镜头进行微距摄影的原理是让成像透镜组远离胶片平面。二者加起来，就是微距镜头或是用别的方法如延伸筒更容易产生衍射的原因。
　　用数码相机容易造成衍射现象的另一个原因是数码相机的衍射临界光圈DLA（Diffraction Limited
Aperture）。简单地说，当镜头光圈小于某数码相机的“像素衍射临界光圈”时，该相机成像元件的像素点将受到衍射影响，分辨率逐点下降。像素衍射临界光圈与像素大小（或者说像素数以及成像元件面积）有关。像素数越高，像素衍射临界光圈越大；成像面积越大，像素衍射临界光圈越小。简单来说就是，像素密度越大，越不适合用小光圈。下表是某网站给出的佳能数码单反相机的DLA
　　当然这并不是说超过这个临界光圈值就不能用。在以追求大景深的景物拍摄中，小光圈有着不可替代的作用。另外，衍射问题跟镜头有关，微距镜头对衍射进行了很好的校正，影友可以大胆使用。
　　七、全画幅与非全画幅放大倍率之辨
　　放大倍率是经常用来衡量一只镜头微距性能好坏的参数。放大倍率是感光面影像尺寸与被摄物尺寸的比值，例如1:1是指感光而影像与被摄物一样大。而1:2则是说感光面影像而积是被摄物的1/2，反之2:1则是说感光面影像面积是被摄物的两倍
　　放大倍率这个概念，非全画幅（即APS画幅）数码单反相机的出现，产生了一个较易混淆的观念，有人说将放大倍率1:1的微距镜头安装到APS规格相机上，放大率大于镜头所标称的放大率。其实这是理解上的错误，微距镜头并没有因为装在不同画幅相机上而改变对焦距离，因为对焦距离没有变，APS相机比全画幅视角小，对被摄体的整体影像尺寸呈现比全画幅大，好像是得到了更大放倍大率，其实只等同于在全画幅上裁出的图像，而1:1这个比值的概念没有变。
　　八、专职”与“兼职”有别
　　专门的微距镜主要功能是进行微距摄影，“兼职”微距镜头是在别的镜头上附带有微距功能。关于二者的区别，尼克尔系列镜头区分比较明显。尼康把门下的尼克尔镜头中专门用于微距摄影的镜头定名为Micro，而附带微距功能的镜头则称为Macro，
用户可轻易地分出哪些是“专职”微距镜头，哪些不是。其他几家厂商的镜头不论是专业微距还是兼顾微距都以Macro统称。因为兼顾微距功能的镜头在设计和制造上与专业微距镜头存在根本差别，所以其放大率一般仅能达到1:2
甚至更差。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。如何检测光学镜头红外离焦性能指标
19:03:11来源: CPS中安网
&&& 1、概述
　　随着经济的发展和人们安全防范意识的提高，30年来安防业得到迅猛的发展，加之“平安城市”口号的提出和实施，给安防行业强有力的推动。图像和光学技术不断进步，日夜监控摄像机从以前白天看得清、晚上看得见，逐渐提升到百万像素摄像机的白天看得细、晚上看得清的要求，作为摄像机核心部件的在日夜两用方面提出更高的要求，主要困扰之一就是光学晚上离焦(也称偏焦、失焦)问题，目前市场上提供的镜头都号称带有IR矫正功能满足日夜两用的要求，但在摄像机工厂或者客户使用过程中并非如此，往往存在到晚上就变模糊或者下降现象和虚标镜头参数的行为，如何检测和甄别光学镜头红外偏焦的参数指标是摆在行业内共同课题。
　　2、镜头产生红外离焦的原因
　　目前安防重点和难点是晚间监控，行业普遍采用晚上850nm红外灯作为辅助光源，要求光学镜头在白天可见光和850nm红外光都能看得清楚。但由于玻璃存在色散现象(玻璃对不同波长的光具有不同折射率特性所致)导致镜头很难保证从可见光(400～700nm)到红外光850nm时焦平面是一致的，晚上切换到红外灯时会产生焦平面偏移，晚上会产生图像模糊的现象，俗称跑焦或者偏焦。&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&
　　玻璃的色散特性&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&可见光和红外光焦平面偏移　　
　　3、镜头IR矫正
　　随着百万高清IP摄像机越来越普及，现在安防行业监视主要任务要解决晚上监控从看得见上升到看得清问题，要求一种从可见光谱到近红外光都能适应的宽光谱摄像镜头。它与普通镜头的差别是用近红外主动式照明，根据市场日夜两用镜头技术来分，主要有国内和国外两种方式：
　　国内镜头制造商：主要采用了《高清晰宽光谱共焦面视频摄像镜头》专利技术，把光谱范围分为可见光谱区和近红外光谱区，提出了宽光谱共焦面来评价镜头的成像质量观点来设计IR矫正镜头。
　　国外镜头制造商：主要采用非球面、低色散系数玻璃、偏离阿贝系数直线的玻璃对组合的选取、减少可见光与近红外光像面偏移。
　　设想的镜头IR矫正
　　4、目前检测和甄别镜头红外离焦方法
　　目前绝大多数的摄像机工厂或者光学厂家检测镜头红外离焦往往都是采用白天和暗房对比法，依靠肉眼人工目视方法来判断，即生产或者品检人员将摄像机镜头对着景物或者样板调好镜头焦面，然后到暗房看红外对焦的效果是否满足清晰的要求。全靠人工去判断，个人主观因素影响很大，没有专业的检测设备能定量检测镜头红外离焦的性能高低、好坏，难于保证摄像整机产品的一致性和稳定性。
　　5、检测红外离焦性能仪器
　　福州锐景达光电科技有限公司根据市场需求,结合光学、精密机械、电子、软件等专利技术，国内首创开发了涵盖镜头红外离焦量测量等多项参数的“高效在线式镜头参数检测仪”，是一种自动计算、记录和显示一体化的智能检测仪器。可直接测量镜头红外离焦的各项性能指标，为定量分析镜头IR矫正性能提供了依据和参考，也为行业客户提供了一种检测和甄别镜头红外离焦性能的工具和手段。下图是实际测量结果截图。
　　镜头参数检测仪红外离焦实测结果截图
　　实测结果记录下面四个参数值(焦距f=6mm)：
　　第一：白天(白光)时最佳清晰度为151线对/
　　第二：切换到红外(850nm)时由白天151线对/mm下降到36线对/mm
　　第三：晚上红外时最佳清晰度为126线对/mm
　　第四：镜头红外离焦量为0.050mm(俗称为5丝)
　　结果分析得知：
　　1)、如果摄像机在白天调整到最佳清晰度，等晚上切换到红外时，清晰度时由白天151线对/mm下降到36线对/mm、下降了74%，(假设用1/2.7” SENSOR的话，即由白天近200万像素的清晰度下降到晚上连30万像素都不到)，白天和晚上清晰度下降很多，肉眼明显感觉到图像模糊。
　　2)、镜头红外离焦量为0.050mm,说明白天和晚上焦平面有0.050mm偏移，偏移量较大，说明IR矫正设计并不理想，即摄像机工厂在实际聚焦的过程中，很难找到一个折中的焦平面位置。
　　3)、红外时最佳清晰度为126线对/mm,比较接近白天的151线对/mm,这个参数有待进一步提升。
　　6、镜头IR矫正性能优劣的探讨
　　锐景达公司利用“高效在线式镜头参数检测仪”对国内外各个厂家生产的固定或者变焦IR镜头(焦距f=2.8mm到f=16m)进行了测量。结果发现虽然各厂家都宣称其镜头都具有IR矫正功能，但就四项指标的测量结果来看，各个生产商的镜头有较大差异，结合其客户反馈信息来看，测量性能指标低的，客户普遍反馈差，性能指标高的，客户普遍反馈良好。可见通过此检测仪测量的指标数值如实反应了镜头的性能和客户使用的结果。总结如下(下面数值仅供行业内参考)：
　　1)、镜头红外离焦量值越小越好。如果应用在模拟标清(35～70万像素)的摄像机时，离焦量不大于0.040mm(俗称4丝);如用于百万高清的IP摄像机(100～300万像素)的话，离焦量不大于0.020mm(俗称2丝)，离焦量越大、摄像机生产或者使用很难找到一个兼顾白天、晚上清晰度都能接受的焦平面。
　　2)、镜头从白天切换到红外时的清晰度下降不能太大。如果用在模拟标清(35～70万像素)的摄像机时，建议其下降度不能超过50%;如果用在百万IP(130～300万像素)摄像机时，建议其下降度不能超过30%;否则在晚上红外模式时会明显感觉到模糊。
　　3)、镜头红外离焦补偿方法。根据测量得到的红外离焦量数值来计算IR-CUT补偿片厚度差(即白天补偿片厚度减晚上补偿片厚度。因白天比晚上用的厚些)。厚度差约=3*红外离焦量(mm)，此时所用补偿片材料为K9玻璃(折射率为1.517)。原理是使白天的焦平面往后移，接近晚上红外时的焦平面位置，这样就达到白天/晚上共焦面的目的。但使用这种方式来补偿红外偏移量较大(比如大于0.040mm)的镜头时，在晚上既有灯光又有红外灯的情况下，就会发现灯光覆盖的部分比较模糊、红外灯覆盖的部分比较清晰的缺陷，总体感觉整个画面不够清晰。建议一般用于晚上纯红外照明的室内环境使用为佳。如果红外离焦量小，不建议使用补偿片。
　　4)、当前百万高清的IP摄像机不但对镜头清晰度要求越来越高(从普通63线对/mm到200线对/mm),而且对日夜两用镜头的红外离焦量要求越来越小。镜头制造商将来的目标就是消除红外离焦。
　　5)、选择一款好的日夜两用镜头，除了红外离焦性能指标外，还要兼顾其它的指标：清晰度、通光量(F数)、焦距等，是一个多参数综合选择的结果。
　　参考文献
　　1、 赖爱光等发明专利：《高清晰宽光谱共焦面视频摄像镜头》(专利号.0)
　　2、 王之江主编《实用光学技术手册》
　　3、 锐景达“高效在线式镜头参数检测仪”使用手册 　
&&& 【作者：黄思尚，单位：福州锐景达光电】
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编辑：鲁迪
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