远摄变焦镜头的基础知识
35mm规格换算相当于约640mm（搭载400mm镜头）
能拉近远离拍摄者的被摄体将其拍得较大是远摄变焦镜头的魅力。图例是分别搭载标准变焦镜头和远摄变焦镜头在相同位置拍摄了动物园的大象。55mm 镜头（35mm规格换算相当于约88mm）和400mm镜头（35mm规格换算相当于约640mm）拍出的效果截然不同。但是，250mm焦距和400mm焦距镜头拍出的效果却没有数值上看起来的那么大差别。拍摄使用的相机是拥有APS-C画幅图像感应器的EOS 7D。镜头的拍摄范围覆盖相当于约1.6倍焦距的视角。
400mm的1.6倍即相当于约640mm。但可以看出，拍摄距离远的话，即使是焦距相当于约640mm的超远摄拍摄，视角也无法达到只将大象的眼睛放大进行特写的效果。要利用远摄变焦镜头将被摄体的冲击力拍出来，重要的是如何接近被摄体进行拍摄。
2.大幅虚化的背景
35mm规格换算相当于约112mm F5.6（搭载70mm镜头）
35mm规格换算相当于约269mm F5.6（搭载168mm镜头）
常见镜头分类及特点 镜头一般按照焦距大小分类： 鱼眼镜头；微距镜头；广角镜头；标准镜头；长焦镜头；超长焦镜头；变焦镜头等 标准镜头：拍摄风景及人物都可以，介于广角与长焦之间 长焦镜头：拍摄远处人物特写及远处物体，如体育比赛 广角镜头：拍摄风景及大场面焦距无限远 鱼眼镜头：视角180度，畸变大，特殊用途 微距镜头：拍摄较小物体近距离拍摄如小蚂蚁等 超长焦镜头：可以拍摄月亮及星星 变焦镜头：焦距可以根据拍摄物体改变的镜头，可以拍出运动效果 1. 标准镜头 标准镜头：以适用于35毫米单镜头反光照相机的交换镜头为例，标准镜头通常是指焦距在40至55毫米之间的摄影镜头，它是所有镜头中最基本的一种摄影镜头。 标准镜头给人以记实性的视觉效果画面，所以在实际的拍摄中，它的使用频率是较高的。但是，从另一方面看，由于标准镜头的画面效果与人眼视觉效果十分相似，故用标准镜头拍摄的画面效果又是十分普通的，甚至可以说是十分“平淡”的，它很难获得广角镜头或远摄镜头那种渲染画面的戏剧性效果。因此，要用标准镜头拍出生动的画面来又是相当不容易的，即使是资深的摄影师也认为用好用活标准镜头并不容易。但是，标准镜头所表现的视觉效果有一种自然的亲近感，用标准镜头拍摄时与被摄物的距离也较适中，所以在诸如普通风景、普通人像、抓拍等摄影场合使用较多，最常见的纪念照，更是多用标准镜头来拍摄。另外，摄影者往往容易忽略的是，标准镜头还是一种成像质量上佳的镜头，它对于被摄体细节的表现非常的有效。
适马 30mm F1.4 EX DC HSM 镜头 2.长焦镜头 长焦镜头视角在20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。长焦距镜头又分为普通远摄镜头和超远摄镜头两类。普通远摄镜头的焦距长度接近标准镜头，而超远摄镜头的焦距却远远大于标准镜头。以135照相机为例，其镜头焦距从85mm-300mm的摄影镜头为普通远摄镜头，300mm以上的为超远摄镜头。 长焦镜头的焦距长，视角小，在底片上成像大。所以在同一距离上能拍出比标准镜头更大的影象。适合于拍摄远处的对象。由于它的景深范围比标准镜头小，因此可以更有效地虚化背景突出对焦主体，而且被摄主体与照相机一般相距比较远，在人像的透视方面出现的变形较小，拍出的人像更生动，因此人们常把长焦镜头称为人像镜头。但长焦镜头的镜筒较长，重量重，价格相对来说也比较贵，而且其景深比较小，在实际使用中较难对准焦点，因此常用于专业摄影。 快门速度：1/500秒光圈：F5.6 适马 APO 50-150mm F2.8 EX DC HSM 镜头官方样张 使用长焦距镜头拍摄，一般应使用高感光度及快速快门，如使用200mm的长焦距镜头拍摄，其快门速度应在1/250秒以上，以防止手持相机拍摄时照相机震动而造成影像虚糊。在一般情况下拍摄，为了保持照相机的稳定，最好将照相机固定在三脚架上，无三脚架固定时，尽量寻找依靠物帮助稳定相机。
万方数据
第１期李永刚．等：红外连续变焦镜头的结构设计６１ 统，共有１４片透镜，包括变焦物镜系统和二次成像系统。镜片数日的增加，有利于校正像差，可提高像质；二次成像系统的作用是为了减小物镜的直径同时保证１００％的冷屏效率。 １．２变倍组导向机构选型 连续变焦镜头在连续变焦的过程中，光轴随着变倍和补偿镜组的位移始终在跳动，而光轴跳动量的大小直接影响系统的性能指标。所以变倍、补偿镜组的导向机构设计是此红外变焦距镜头结构设计的核心。变焦距镜头导向机构的种类很多，按接触摩擦性质可分成两大类：滑动摩擦机构和滚动摩擦机构。滑动摩擦机构是导轨与移动镜组之间采用滑动接触方式，滚动机构是导轨与移动镜组之间采用滚动方式…。常用的变倍机构有以下几种形式¨】：１．圆柱导轨滑动机构。这种结构变倍精度高，径向结构尺寸小，适用于变倍和补偿组光学通光口径较小的结构。 ２．两根圆柱导轨滑动机构。由于滑动部件为两根圆柱导轨，这种结构变倍精度高，承载的负荷也比第一种大。但是由于是超定位结构，光学通光口径太大，容易产生机构卡死现象，机构的径向尺寸也较大。一般适用通光口径３０—８０ｍｍ的结构。 ３．三根圆柱导轨滑动机构。这种结构的优点是运动舒适、平稳，不容易产生卡死现象，可以带动通光口径较大的光学组件。缺点是运动精度较前两种低，一般适用通光口径５０—１２０ｍｍ的结构。 滚动摩擦机构就是在上述滑动摩擦机构的基础上，加上精密轴承或者精密钢球等，来减小摩擦力矩，提高系统总体性能。 根据以上经验，本文选用两根圆柱导轨形式，并且在变倍、补偿镜组与圆柱导轨之间采用精密直线轴承配合，使该机构由滑动摩擦变为滚动摩擦。１．３调焦机构选型 调焦组的作用是通过调焦机构，使调焦镜组沿光轴方向移动，以保证在远近不同距离上的物体，都能清晰地成像在像面上。因此，它的机构优劣直接影响到变焦距镜头的成像质量。 光学系统调焦机构大体有三种方式，一种是凸轮调焦¨１，一种是采用直线电机调焦…，另一种是丝杠丝母调焦。考虑到调焦系统行程短，通光口径比较大，如果采用丝杠丝母调焦或者直线推进调焦机构，对加工装配要求就很严格，而且很容易出现卡滞现象。而采用简单的凸轮机构实现调焦过程，可以避免上述的缺点。 ２主要机械结构设计 ２．１凸轮机构设计 由于补偿组作非线性移动，直接的直线驱动很难控制其与变倍组线性同步，而采用圆柱凸轮，由凸轮的旋转同时带动变倍、补偿镜组实现直线移动，可使得驱动控制简单易行。 凸轮机构是实现由电机旋转运动转化为变倍、补偿镜组沿光轴方向平移运动的执行机构，凸轮机构主要由带齿轮的凸轮、轴承环、导轨、导钉、导环等组成，结构简图如图１所示。当电机带动带齿轮的凸轮转动时，通过导环、导钉将运动传递给变倍、补偿镜组，通过导轨的导向作用，将凸轮的旋转运动转化为变倍、补偿镜组光轴方向的平行移动。 图１变倍、补偿镜组凸轮机构简图 Ｆｉｇ．１Ｃａｍｇｕｉｄｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｋｅｔｃｈｏｆ ｖａｒｉｆｏｃｕｓｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ 图２凸轮结构图 Ｆｉｇ．２Ｓｋｅｔｃｈｏｆｃａｍｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ 凸轮圆周上开有两条空间曲线槽，通过这样的曲线轨迹实现确定的轨迹。其中一条为变倍用，一 条为补偿用。使变倍镜组移动时，补偿镜组做相应 万方数据
红外连续变焦镜头的结构设计 摘要：随着红外光学技术的长足发展及其实际应用范围的不断扩展，对红外连续变焦光学系统的需求日益增强。为了验证红外连续变焦镜头的变倍性能及其成像质量，根据某红外连续变焦镜头的光学设计特点，通过对其机械结构进行选型，最终采用不同形式的凸轮机构来实现红外变焦距镜头变倍、调焦过程，对凸轮机构、变倍导向机构、调焦机构等作了较详细的说明，并从机械设计的角度出发，对系统的杂散辐射提出了抑制措施。装调结果表明，采用凸轮机构、变倍导向机构可以实现红外连续变焦镜头的变倍及调焦过程，提出的杂散辐射措施可以有效地抑制系统的杂散辐射，提高镜头的成像质量。 关键词：红外连续变焦镜头；凸轮机构；导向机构；杂散辐射 中图分类号：TN216文献标识码：A文章编号：1672－9870（2009）01－0060－04 收稿日期：200801 作者简介：李永刚（1979
统，共有14片透镜，包括变焦物镜系统和二次成像系统。镜片数目的增加，有利于校正像差，可提高像质；二次成像系统的作用是为了减小物镜的直径同时保证100％的冷屏效率。 1.2变倍组导向机构选型 连续变焦镜头在连续变焦的过程中，光轴随着变倍和补偿镜组的位移始终在跳动，而光轴跳动量的大小直接影响系统的性能指标。所以变倍、补偿镜组的导向机构设计是此红外变焦距镜头结构设计的核心。变焦距镜头导向机构的种类很多，按接触摩擦性质可分成两大类：滑动摩擦机构和滚动摩擦机构。滑动摩擦机构是导轨与移动镜组之间采用滑动接触方式，滚动机构是导轨与移动镜组之间采用滚动方式［1］。常用的变倍机构有以下几种形式［2］： 1.圆柱导轨滑动机构。这种结构变倍精度高，径向结构尺寸小，适用于变倍和补偿组光学通光口径较小的结构。 2.两根圆柱导轨滑动机构。由于滑动部件为两根圆柱导轨，这种结构变倍精度高，承载的负荷也比第一种大。但是由于是超定位结构，光学通光口径太大，容易产生机构卡死现象，机构的径向尺寸也较大，一般适用通光口径30～80mm的结构。 3.三根圆柱导轨滑动机构。这种结构的优点是运动舒适、平稳，不容易产生卡死现象，可以带动通光口径较大的光学组件。缺点是运动精度较前两种低，一般适用通光口径50～120mm的结构。 滚动摩擦机构就是在上述滑动摩擦机构的基础上，加上精密轴承或者精密钢球等，来减小摩擦力矩，提高系统总体性能。 根据以上经验，本文选用两根圆柱导轨形式，并且在变倍、补偿镜组与圆柱导轨之间采用精密直线轴承配合，使该机构由滑动摩擦变为滚动摩擦。 1.3调焦机构选型 调焦组的作用是通过调焦机构，使调焦镜组沿光轴方向移动，以保证在远近不同距离上的物体，都能清晰地成像在像面上。因此，它的机构优劣直接影响到变焦距镜头的成像质量。 光学系统调焦机构大体有三种方式，一种是凸轮调焦［3］，一种是采用直线电机调焦［4］，另一种是丝杠丝母调焦。考虑到调焦系统行程短，通光口径比较大，如果采用丝杠丝母调焦或者直线推进调焦机构，对加工装配要求就很严格，而且很容易出现卡滞现象。而采用简单的凸轮机构实现调焦过程，可以避免上述的缺点。 2主要机械结构设计 2.1凸轮机构设计 由于补偿组作非线性移动，直接的直线驱动很难控制其与变倍组线性同步，而采用圆柱凸轮，由凸轮的旋转同时带动变倍、补偿镜组实现直线移动，可使得驱动控制简单易行。 凸轮机构是实现由电机旋转运动转化为变倍、补偿镜组沿光轴方向平移运动的执行机构，凸轮机构主要由带齿轮的凸轮、轴承环、导轨、导钉、导环等组成，结构简图如图1所示。当电机带动带齿轮的凸轮转动时，通过导环、导钉将运动传递给变倍、补偿镜组，通过导轨的导向作用，将凸轮的旋 转运动转化为变倍、补偿镜组光轴方向的平行移动。 图1变倍、补偿镜组凸轮机构简图 Fig.1Cam guide mechanism sketch of varifocusing and compensating 图2凸轮结构图 Fig.2Sketch of cam configuration 凸轮圆周上开有两条空间曲线槽，通过这样的曲线轨迹实现确定的轨迹。其中一条为变倍用，一条为补偿用。使变倍镜组移动时，补偿镜组做相应 李永刚，等：红外连续变焦镜头的结构设计 第1期61
中波红外连续变焦光学系统设计 尹 娜，孟庆超，齐雁龙，张运强 （中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009） 摘要：针对中波红外制冷式凝视焦平面阵列探测器，探讨了红外连续变焦系统的设计方法，并在考虑红外吊舱使用要求的基础上，设计了结构紧凑、质量轻便的机械补偿5×连续变焦光学系统。该系统工作波段3～5μm，F#为2.0，变焦范围30～150mm，变焦轨迹短而平滑，且在全焦距范围内成像质量良好。系统由7片透镜组成，采用二次成像结构，在实现冷光阑效率100%的同时缩小了系统径向尺寸。关键词：吊舱；连续变焦；二次成像；冷光阑效率 中图分类号：TN216 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2009)12-0694-04 Middle Infrared Continuous Zoom Optical System YIN Na，MENG Qing-chao，QI Yan-long，ZHANG Yun-qiang (China Airborne Missile Academy, Luoyang Henan 471009, China) Abstract：The designing process of infrared continuous zoom system for cooling detector with staring focal plane array has been discussed and a mechanical compensation 5× continuous zoom optical system with compact size and low weight has been presented based on the requirements of pod-using. The spectral band of the system is 3～5μm. and F#is 2.0. It can realize 30～150mm continuous zoom with a short and smooth zoom path. In the whole zoom arrange it holds high image quality. The system has 7 lenses adopts secondary imaging structure. It has 100% cold shield efficiency and can reduce the radial size of the system. Key words：pod-using；continuous zoom；secondary imaging；cold shield efficiency 引言 近些年红外前视侦查、瞄准系统中越来越多的使用红外变焦系统，其中大视场用于在大范围内搜索目标，提高捕获概率，小视场分辨率较高，用于对目标进行识别、分析。目前多见的该类变焦系统为双视场变焦系统，这种系统结构简单，易于实现，但在两档切换的过程中会出现短时的目标模糊，影响探测跟踪的连续性[1,2]。基于上述现状，本文针对红外吊舱使用，设计了了一个用于中波红外制冷探测器的、结构紧凑、质量轻便、变焦曲线短而平滑的5×连续变焦光学系统。该系统在满足吊舱光学系统对空间、重量等因素的限制条件下，通过焦距连续变化，实现对不同视场目标成像，且在变焦过程中目标不会丢失。可以预见其在各种军事目标跟踪系统中应用前景广阔。 1 系统设计方案 1.1 原理分析 连续变焦光学系统是一种机械补偿变焦系统，机械补偿根据补偿镜组的光焦度正负分为正组补偿和负组补偿两种[3]。一般而言，若假设变倍组焦距取一样，正组补偿与负组补偿比较，正组补偿细而长，负组补偿短而粗，负组补偿二级光谱和光阑球差均比正组补偿大。对于小视场和对光阑球差、二级光谱要求较低的情况下，可选负组补偿；对于大视场光学系统，或焦距较长的大倍率光学系统，考虑需要的镜头通光口径和二级光谱小，采用正组补偿较好。本文系统设计参数要求最大视场±11.9°，通光孔径75mm，属视场和孔径偏大的系统，其色差和二级光谱较难校正，因此拟采用正组补偿结构形式进行系统初始结构计算。 本文系统采用的是中波红外制冷型探测器。与非制冷探测器相比，针对制冷型设计红外变焦光学系统还有其需要特别注意的地方：制冷型探测器本身携带的冷光阑决定了所设计的光学系统的出瞳位置和大小，这是由光学设计中光瞳衔接原则[4]决定的，满足该原则即满足所谓的冷光阑效率100%。否则，若冷 694
镜头的两大要素：焦距与亮度 一、镜头的焦距 镜头有各自固有的焦距，焦距不同拍摄范围也相应地有很大变化。变焦镜头也是同样，当变焦到一定焦距时的固定视角与该焦距定焦镜头是相同的。下面将说明镜头所具有的焦距与视角的关系，同时学习因视角变化所导致的照片效果变化。 1、焦距与对角线视角 ◎焦距：表示从镜头的“主点（第2）”到像方焦平面距离的数值。单位为mm（毫米），不过以前也曾经使用过cm（厘米）单位。之所以通常用50mm作为标准镜头，是因为其视野与人的肉眼视野接近。 ◎镜头的视角（对角线视 角）：是指从像方焦平面（图像 感应器）对角线的两端至镜头主 点（第2主点）连线之间的夹角， 以角度表示在像方焦平面上被 摄体的成像范围。因此，当作为 决定视角要素的像方焦平面大 小发生变化时，视角也将随之变 化。如图所示，图像感应器变小 时，视角也随之变小。尽管视角 发生了变化，但镜头主点至像方 焦平面的距离未发生变化，即镜 头的焦距未产生变化。也就是说，镜头与图像感应器的关系 不管使用何种尺寸的图像感应器，50mm镜头的焦距都始终是50mm。焦距是镜头内主点至
像方焦平面的距离，不受图像感应器大小影响。不过，图像感应器变小时视角也变狭窄，相应地镜头成像特性会变得倾向于远摄镜头。使用APS-C尺寸相机时，50mm镜头的视角相当于80mm镜头，会明显感觉焦距仿佛发生了变化。但我们要了解，实际上镜头本身的构造和光学特性是不会产生变化的。 ◎APS-C、APS-H：现在成为了表示图像感应器尺寸的标记之一。起源于APS胶片相机，由于与曾经使用的16.7×23.4mm（APS-C）胶片尺寸和16.7×30.2mm（APS-H）胶片尺寸相近，故此得名。各厂商使用的尺寸均有细微差异，即使同厂商各机型之间也存在大小差异。 视角根据镜头焦距长短变化而同时发生变化。焦距变长时视角变狭窄（远摄侧），与之相反，当焦距变短时视角变得更宽广（广角侧）。在实际拍摄时，同时考虑与被摄体的距离因素的话，照片的风格会发生很大变化，但焦距与视角的相互关系并未发生改变。当被摄体与相机的位置一定时，采用远摄区域可以使被摄体放大，而广角区域则使被摄体缩小，这正是由于视角随焦距变化而出现改变所导致的。 ·图像感应器尺寸所引起的视角变化 镜头所具有的固有焦距总是保持不变的，而图像感应器的大小对视角的影响如图所示。不同图像感应器尺寸下，镜头焦距如下图所示有一个转换倍率（镜头焦距转换系数），与全画幅相机相比，使用APS-H和APS-C尺寸相机时，在相同焦距下的远摄效果更强一些。 ·虽然镜头的焦距一定但图像感应器尺寸不同会导致视角变化 焦距与视角的相关性因图像成像面（图像感应器）面积大小而发生变化。不管使用何种相机，只要是采用同一镜头，焦距本身就总是一定的。但图像感应器尺寸越小，实际视角就会随之变得更加狭窄。因此，当图像感应器尺寸变小时，为了获得与35mm胶片等同的视角，就需要将镜头向广角范围调节。相反，在远摄范围时，图像感应器尺寸越小则视角越狭窄，因此它可提高远摄效果。以视角为中心来考虑其与焦距的关系会因为所使用机身不同而产生很大变化。因此需要根据图像感应器的尺寸来选择镜头。 2、根据焦距、视角以及图像感应器尺寸这三者的关系选择镜头 ·数码单反相机根据焦距与图像感应器尺寸确定视角 焦距与视角的关系如下图所示，具有一定的相关性。焦距越偏向广角时视角越宽，采用35mm全画幅相机时，14mm镜头的视角甚至达到了114度。相反，300mm镜头的视角仅为8度15分，非常狭窄，可对被摄体的一部分进行放大成像。当图像感应器尺寸变小时，视角自动变窄。因此，为了获得50mm镜头在35mm全画幅图像感应器条件下所得到的46度视角，APS-C尺寸相机必须使用焦距为33mm左右的镜头。使用35mm全画幅相机时，16mm 焦距已经属于超广角镜头的范围了，但在使用APS-C尺寸相机时，焦距将导致1.6倍左右的视角变化，镜头只相当于约为25mm焦距的标准广角镜头。在远摄一侧，全画幅下300mm 焦距的镜头安装于APS-C尺寸相机时，视角相当于480mm的超远摄镜头。理解了这一关系后，就能够体会到焦距、视角以及图像感应器的不同所带来的差异，能够更好地运用镜头。市售产品已经有APS-C尺寸相机专用的超广角镜头，可以得到相当于全画幅相机下16mm 镜头的广阔视角。消除了从视角这个方面考虑时可能出现的广角焦距不足现象。 二、镜头的亮度 镜头的亮度对照片效果、拍摄状况都有很大影响。镜头的亮度与相机接收光线的速度也有关系，其结果将影响快门速度等导致照片表现本身发生很大变化。下面对镜头亮度变化所带来的各种现象进行测试，了解镜头亮度与照片的关系。 1、影响照片的最终效果——何谓镜头的亮度？ 明亮的镜头在相同时间内接收的光线多，可提高快门速度 昏暗的镜头在相同时间内接收的光线少，快门速度降低
红外连续变焦镜头 一、基本原理 利用光学系统中两个或两个以上透镜组的移动，改变光学系统的组合焦距，同时保持像面位置不动，且在变焦过程中像质始终保持良好。 二、光学系统 机械补偿变焦系统：各运动组元按不同的运动规律作相对复杂的对应移动，最终达到防止像面移动的目的。机械补偿法变焦镜头：一组透镜做线性移动(通称变倍组)以改变焦距，另一组透镜(通称补偿组)作少量非线性移动以补偿像面位移，来达到光学系统既变倍而像面位置又稳定的要求。变倍组一般是负透镜组,补偿组有取正透镜组,也有取负透镜组的。补偿透镜组的移动与变倍透镜组的移动方向不同且不等速，但它们的相对运动却有严格的对应关系，各透镜组通过一个复杂的凸轮机构实现相对运动。这类变焦距镜头的焦距在一定范围内连续改变。 三、光学结构 机械补偿变焦距镜头，其光学结构由前固定组，变倍组，补偿组，后固定组组成。 1、前固定组：其作用是给系统提供固定的像； 2、变倍组：担负着系统的变倍作用，做线性移动以改变焦距； 3、补偿组：按一定的曲线轨迹作非线性运动，以补偿变倍组在变倍过程中所产生的像面移动；
4、后固定组：用于将补偿组的像转化为系统的最后实像，并调整系统的合成焦距值、设备孔径光阑，保证在变焦运动中系统的相对孔径不变。 四、连续变焦机构 主要由电机、齿轮、变倍凸轮、限位装置、导向销、变倍组、补偿组、导向机构等组成，其中，导向机构和变倍凸轮设计是连续变焦机构的核心技术。工作原理为：当产品需要进行变焦时，由控制系统发给电机变倍信号，电机驱动齿轮，由齿轮带动变倍凸轮进行运动，此时，变倍组和补偿组通过导向销在满足函数关系的两条凸轮槽中进行运动，实现变倍组和补偿组直线运动，当变倍组和补偿组移动到两个极限位置时，通过压力开关来控制驱动电机的工作。精密电位计在齿轮的驱动下随变倍凸轮一起转动，电位计随着变倍凸轮转角的不同输出不同的电压，通过对电压值的换算可以得到系统的对应焦距。 1、变倍组导向机构 （1）一根光杠导轨和滚珠丝杠组合机构。这种结构精度较高，由于变倍和补偿同时移动的轨迹不同，需要两套导向驱动机构，占用较大空间，控制系统设计也有难度。 （2）两根圆柱导轨滑动机构。由于滑动部件为两根圆柱导轨，这种结构变倍精度高，承载的负荷也比第一种大。但是由于是超定位结构，光学通光口径太大，容易产生机构卡死现象，机构的径向尺寸也较大。一般适用通光口径30—80 mm的结构。 （3）三根圆柱导轨滑动机构。这种结构的优点是运动舒适、平
第15卷 第7期 2007年7月 光学精密工程 Optics and Precision Engineering Vol.15 No.7 J ul.2007 收稿日期:2007201222;修订日期:2007203220. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.60471024) 文章编号 10042924X (2007)0721038206 中波红外连续变焦光学系统 郜洪云1,熊 涛2,杨长城2 (1.武汉理工大学,湖北武汉430070;2.华中光电技术研究所,湖北武汉430074) 摘要:针对制冷式320×240凝视焦平面阵列探测器,设计了一个中波红外连续变焦光学系统。该系统由变焦物镜系统和二次成像系统构成,包括7片透镜,引入一个非球面,并采用两个反射镜折叠光路。利用变焦系统原理和光学设计软件给出了系统的光学参数和外形结构图,并对其像质和冷反射进行了系统分析。该系统可以实现50～500mm 的连续变焦,工作波段为3.7～4.8μm ,满足100%冷光阑效率。结构紧凑,像质较好,变焦行程短,变焦轨迹平滑。关 键 词:红外光学系统;连续变焦;光学设计中图分类号:TN216 文献标识码:A Middle infrared continuous zoom optical system GAO Hong 2yun 1,XION G Tao 2,YAN G Chang 2cheng 2 (1.W uhan Uni versit y of Technolog y ,W uhan 430070,Chi na; 2.H uaz hon g I nstit ute of O ptoelect ronic Technolog y ,W uhan 430074,Chi na ) Abstract :For cool 320×240detector wit h staring focal plane array ,a middle inf rared continuous zoom a optical system was presented.The optical system using optical configuration of reflect mirror fold is composed of a zoo m object lens system and a secondary imaging system ,including seven lenses and two reflectors.Based on t he p ractical requirement and feat ure parameters of detector ,t he optical de 2sign parameters were given.U sing zoom system principle and optical design software ,t he schematic diagram ,modulatio n t ransfer f unction (M TF )curve ,spot diagram ,and Root Mean Square (RMS )value of t he spot diameter were investigated.Finally ,t he cold reflection ray 2t racing of short EFL end was st udied and t he correlative schematic diagram was also given.The result s indicate t hat t he optical system wit h 3.7～4.8μm spect ral region can realize 50～500mm continuous zoom and satisfy 100%cold shield efficiency.It has t he advantages of simple st ruct ure ,high image quality ,short zoom pat h and smoot h zoom locus.And moreover ,only one asp heric surface is adopted in t he system ,so t he system is in a low p rice and easy to machine and adjust. K ey w ords :infrared optical system ;continuous zoo m ;optical design
佳能粉丝必看八款最令你垂涎镜头推荐对于拥有佳能数码单反的朋友，相信对于好镜头的渴望肯定非常强烈。特别是那些能带来高画质表现的大光圈镜头和变焦镜头，如佳能24-70mm/F2.8L，定焦头85mm/F1.2L， 16-35mm/F2.8L II等。 镜头群 虽然不可否认，学习摄影的目的是为了拍摄出好的照片来，有时候我们都应该脱离简单的器材关注，而应该把精力放在拍摄技术、构图、后期修片等技术层面上去。只有这样，我们才能不至成为简单的器材党。 但是对于那些好的器材装备，相信任何一个摄影爱好者在看到后，都会为之激动和兴奋的，特别是在对比一款高端镜头和低端镜头的画质表现时，它们的差别往往是明显的，并且令人印象深刻的。那么如果你是一个佳能单反粉丝的话，你是否也对佳能那些高端镜头垂涎不已呢？让我们一起去看看以下几款镜头是否也是你一直以来梦寐以求的。 F2.8恒定光圈 最佳变焦头24-70mm惹人爱 编辑点评：一般都认识定焦头由于不能变焦，可以带来大光圈表现，导致大家会去选择定焦头。但不可否认的是变焦头的用途要比定焦头更广泛，在日常拍摄中也更常用到。而至于那些变焦头带恒定光圈的镜头，自然是大家最为倾心的，就比如佳能24-70mm/F2.8L。 佳能24-70镜头是属于L级别的专业中焦段变焦镜头。F2.8恒定大光圈，适用于全画幅和非全画幅机身。 该镜头采用2片非球面镜片，以及超低色散镜片和优化的镜头镀膜，在全焦范围内均可达到极高的成像质量和更快的自动对焦速度，同时红圈镜头都有密封设计，具备良好的防尘防水溅功能，适合全天候使用。目前佳能24-70L F2.8镜头的价格为10199元，带发票。
运用变焦镜头的十大法则 CBSi中国·蜂鸟网作者：数字生活网 [转载] 2011-03-16 06:01:00评论(1) 美国摄影家诺曼罗思柴尔德在多年使用变焦镜头的实践中积累了不少宝贵经验，总结成以下10条提供给摄影爱好者参考。 1．利用长焦距对焦 使用变焦镜头时，正确的对焦方法是先用长焦距对焦后，再选择合适的焦距拍摄；因为在长焦距时，被摄体的影像最大而景深最小，这就方便了准确对焦。在遇到逆光或光线复杂的情形时，也有助于选择适当的局部测光，而无需走近被摄体进行测光。在平时拍摄时，经常以一个中焦距或长焦距的变焦镜头为主，用最长焦距对焦和测光，锁定曝光后再选择理想的焦距拍摄，这样就不必来回移动脚步。 2．对各焦距要多作尝试 大部分摄影爱好者虽然都极为关心变焦镜头的变焦倍率问题，但在具体使用时却往往是长焦距一头用得最多，有些甚至将其当作一个定焦远摄镜头看待。其实，当你尝试运用其他各焦距而获得截然不同的画面时，便会发现变焦镜头作为一种可变的取景工具，有着相当的潜能。 3．熟悉变焦镜头的操作 早期的变焦镜头上，变焦和对焦是以二环分别调节的。现在大部分变焦镜头都已改为单环控制，其特点是通过将镜头前后推拉来改变焦距，左右旋转来进行对焦。因此，对刚刚购买新镜的摄影爱好者来说，要熟悉及牢记变
焦的前后方向和对焦的左右位置，避免在精确对焦之后因变焦时微稍转动调节环而影响清晰度。这也是很多较为“保守”的摄影家宁愿使用旧式的双环式变焦镜头的原因。 4．适当运用支撑物 当运用焦距为200mm或更长焦距的变焦镜头时，应把镜头固定在三脚架等支撑物上，以保证拍摄时的稳定性。 5．选择合适的遮光罩 变焦镜头比其他类型的镜头更容易产生光晕，因此，一个合适的遮光罩是少不了的。有时遮光罩造成的遮挡在单镜头反光相机的取景屏上看不出来，但是在胶片上却显示出来。这种情况在使用小光圈拍摄时最为明显，往往会使遮光罩也落入景深范围。此外，有些遮光罩在长焦距一端有效，但变焦至短焦距一端使用时，就会使照片上产生取景屏上看不出来的因遮挡而造成的晕映现象。因而，为变焦镜头选择合适的遮光罩并合理使用，是至关重要的。 6．加用增距镜 在需要使用极长焦距的情况下，花很少的钱购买一个2倍增距镜，便可随意将你的70—210mm镜头立即变成140-420mm超望远变焦镜头，一个3倍增距镜更可达到210--630mm，使你的镜头马上跻身天文望远镜的行列。然而，代价将是损失光圈级数和摄得照片的清晰度。例如，一个F4的变焦镜头加上2倍增距镜后，光圈会损失2级而变为F8；加上3倍增距镜后，最大光圈就变成了F11。如你所知，要发挥镜头的最佳解像力应当是选择比最大光圈收小2级的光圈来拍摄。因此，当加用增距镜时就必须考虑选用高速胶片和三脚架，同时，被摄体以静止的为宜。
这十二款长焦镜头，可能是16年最好最适合佳能和尼康的 长焦镜头 分享消费知识，只推荐生活中的高品质好物，好物清单，欢迎关注！ 极物（网址：https://www.doczj.com/doc/2c6697601.html,）-只有最好的！LessBest主图 最近，著名的国外科技媒体techradar，专门为佳能和尼康 相机，评选出了他们认为的16年最好的12款长焦镜头（个人感觉用各个价位最合适来讲更合理），techradar的原标题为：“12 best telephoto lenses 2016: the best lenses for Canon & Nikon DSLRs---Zoom in on the action with our top telephoto zooms for Canon or Nikon DSLRs”，大意就是这十二款长焦镜头最适合你的佳能/尼康。整个榜单十二款产品，不排除因为国外编辑的一些个人的兴趣爱好和其它一些因素，导致大家喜爱的产品没能上榜，还望无比淡定，参考娱乐即可。LessBest主图 以下是极物（网址：https://www.doczj.com/doc/2c6697601.html,）为您整理的完整榜单，我们并没有对原文进行翻译，而是尽量在官网、京东和天猫旗舰店查找了相关产品在国内的型号和介绍，推荐给大家： 为了便于大家了解，将内容拆分成两大部分，佳能篇和尼康篇，看到京东或者官网有商品，会放个链接供大家参考：一、适合佳能数码单反相机的长焦镜头适合佳能的总共八款：
1、Canon EF 70-200mm f/2.8L IS II USM 长焦变焦镜头Canon EF 70-200mm f/2.8L IS II USM Canon EF 70-200mm f/2.8L IS II USM 推荐理由：这个就是非常有名的佳能大三元之中的长焦变焦镜头，高画质顶级之选。 作为专业摄影师和摄影发烧友常用远摄变焦镜头，佳能EF 70-200mm F2.8 L IS II USM 小白IS二代在体育摄影、人像摄影、风光摄影等各个领域均有广泛应用。USM（超声波马达）安静且迅速，能够帮助用户准确捕捉快门时机。镜头采用了5片UD（超低色散）镜片和1片萤石镜片，对色像差进行了良好的补偿。镜头的全焦段均具有与L级别镜头相称的高分辨率和对比度。 光学结构上，新款二代IS小白镜头采用了23片19组结构，最近对焦距离1.2m，放大倍率也从上代的0.17X变成了0.21X。此款最大的卖点还是在于加入了全新的II代IS防抖系统，最高可以提供4档快门的防抖效果，比起前作的3档防抖效果要提升了不少。佳能（Canon）EF 70-200mm f/2.8L IS II USM 镜头 ￥13299.00 京东 购买2、Tamron SP 70-200mm f/2.8 Di VC USD for
一些镜头的基本知识.txt男人的承诺就像80岁老太太的牙齿，很少有真的。你嗜烟成性的时候，只有三种人会高兴，医生你的仇人和卖香烟的。 要得到一些，就必须付出一些；“没有免费的午餐”。镜头的光学设计也是这样。 最简单的摄影不需要镜头，针孔就可以，它的光圈一般是f/128或更小。 单镜片镜头在早期的相机使用，成像可以比针孔锐利，光圈也更大，基本可以手持拍摄。工作光圈大概在f/12左右。由于当时使用大底片，效果可以接收。 从双镜片再到三镜片，镜头的光圈更大，成像也相当锐利，Cooke Triplet是目前已知的最好设计。如果是四片镜片，成像已经相当好，比如Zeiss Tessar（天塞），四片三组结构，其中两片粘在一起形成一组。四片结构的天塞镜头唯一的问题是光圈不能做得太大，不然像质会下降。对于35毫米相机，天塞结构的顶限是f/2.8，即使使用当前最好的光学玻璃。要光圈更大，就要更多镜片。 速度（即最大光圈）不是唯一的问题。视角越大，需要的镜片越多。一支低速小视角镜头，例如Leitz 560mm f/6.8 Telyt，只用了两片镜片。50mm f/1.4一般需要6或7片，21mm f/4.5 Zeiss Biogon使用了8片。更多的镜片使镜头更大更重也更贵。 到此为止，我们只是考虑了制造一个锐利、快速或广角的镜头需要的镜片数目，但还有另一个问题要担心，就是镜头的实际尺寸。上面560mm Telyt镜头中的两片镜片当聚焦在无限远时，必须距离胶片560mm，因此镜头有60厘米长！相反的，21mm Biogon全长为45毫米，当聚焦无限远时，镜头的光心必须距离胶片21毫米，这21毫米基本被镜片占据，使最后一片镜片离胶片只有5毫米。这就是为什么Biogon不能用于单反相机，因为没有给反光镜的空间！ 1、远摄和倒置远摄结构（Telephoto and Reverse-Telephoto) 解决上述两个问题的办法惊人的相似。为了缩短长焦镜头的长度，一组新的镜片－－称为“远摄组”－－被放在主镜组的后面。这就是一个远摄镜头（telephoto）和一个长焦镜头（long-focus）的区别。 另一方面，为了使广角镜头后面有足够空间，一组新镜片加在了主镜组的前面，被称为“倒置远摄”组，因为产生的效果和远摄镜头刚好相反。 新加入的镜片组只是改变后组与胶片的距离，并不能提高镜头的锐度，甚至会产生负作用。一支普通长焦镜头可以比远摄镜头更锐利，一支普通广角镜头也可能比“倒置远摄”结构的镜头更锐利。因此有些长焦和广角镜头仍在生产，而广角镜头用在单反机身上时必须锁起反光镜，对焦要靠另外的取景器。有些成像质量相当好，比如Zeiss和Nikon的21mm，以及Canon 的19mm。不过远摄镜头和“倒置远摄”镜头的方便性是毋庸置疑的。 2、变焦镜头 上面讨论的都是定焦镜头。如果镜头使用的透镜数目够多，透镜的相对位置又可以移动，就可以产生不同的焦距，也就是变焦镜头。到了这一步，透镜总数通常都是10多片，但并不是所有透镜都为了提高镜头的锐度。细心的设计，使用高级光学玻璃，可以使变焦镜头的成像相当好，但他们仍比不上最好的定焦镜头。 为达到一定水平的锐度，变焦范围越大，需要的透镜越多。对变焦范围的衡量，通常使用变焦比。一般焦距越长，变焦比可以越大；而广角端焦距越短，就越难提供大变焦比。 大光圈需要更多，广角需要更多透镜，变焦需要更多透镜，应此变焦镜头通常光圈较小并不奇怪。大部分变焦镜头在f/4左右，可能有些较大到f/3.5左右，有些较小只有f/4.5左右，不过f/4是一个较好的平均值。大光圈变焦头不成比例的巨大、沉重，且更昂贵：从f/4到f/2.8只有一档，但你可能要多花三倍的钱。问题不在广角端，而在于长焦端。一支200mm f/2.8已经很大很贵，而一支70-210mm f/2.8将更大更贵。
变焦拍摄方法与技巧 变焦拍摄：在按下快门的同时推动变焦镜头的变焦目，使镜头焦距由长变短。用这种方法能使较慢的动作出现“加速”效果，极富于戏剧性。主体的轮廓沿对角线方向从画面中心向四周扩展，好像朝着相机爆炸开来。这种效果只能用较低的快门速度获得（1／15秒--1秒），所以最好使用三角架。在按动快门的同时，根据动作的方向使相机向上、向下或向一例迅速移动，也能获得类似的效果。 变焦分为两种：一种就是将被摄物体逐渐放大，即所谓“拉近”（或叫做“放大”）;另一种就是将已放大的被摄物体逐渐缩小，即所谓“远离”（或叫做“缩小”）。用这种方式进行拍摄，就叫做“变焦拍摄”。·变焦也要带有目的！要想将被摄物体拉近时，就将变焦杆调到放大（T）的位置，如想远离被摄物体时，就将变焦杆调到广角（W）的位置。作为变焦拍摄的基本概念，必须记住的就是：当想让观众注意到什么时候，用拉近的方式来进行拍摄，当想说明被摄物体周围的环境情况或打算转换画面时，就用远离的方式来进行拍摄。选用不同的变焦速度，获得不同的变焦效果。松下摄像机均能够调节变焦速度，对于想立刻引起人们注意的镜头可以用快速变焦来放大;当希望先让人们了解周围的环境之后，再从环境中捕捉被摄物体时，可以用慢速来进行变焦。当用手拿着摄像机进行变焦拍摄时，最好打开画面稳定器的开关。这样就可以避免一些由于变焦所造成的抖动。·数码变焦功能的用途松下摄像机都具有数码变焦功能，能够将图像放大到100倍--480倍。但变焦倍数越大，画面的质量就会受影响。所以尽量不要把数码变焦倍数调得过大。一般，将数码变焦调到光学变焦的2--2.5倍时，还可以看清画面中的被摄物体。例如：M9000拥有12倍的光学变焦，所以当用数码变焦将画面中的某一个部分放大到8倍时还能保持原有的画质。DS55D拥有15倍的光学变焦，所以当用数码变焦将画面中的某一个部分放大到30倍时还能保持原有的画质。大倍数数码变焦可用于一些高度的特写拍摄或切换画面的特殊效果。例如：当在拍摄一列向自己开来的火车时，由广角逐渐地进行大倍数变焦，最后用大倍数变焦拍摄火车头后再切换画面。这样就会更加突出火车向自己开来的逼真感。 变焦爆炸效果如何产生
镜头的运用 30焦距导致的画面视角和纵深感的不同1 照片的效果会随镜头焦距的变化而产生很大区别。我们将会在这里学习到各种不同焦距的镜头带来的画面差异，了解各种镜头焦距的表现力。焦距不同带来的画面视角的差异 ■10mm(换算为35mm规格约16mm)■70mm(换算为 35mm规格约112mm)■20mm(换算为35mm规格约 32mm)■100mm(换算为35mm规格约160mm)■35mm(换算为35mm规格约56mm)■200mm(换算为35mm规格约320mm) 10mm（换算为35mm规 格约16mm）的视角 模特
200mm（换算为35mm规 格约320mm）的视角 在拍摄位置相同的情况下，画面视角的不同会导致拍进画面的景物范围产生变化。而被摄体的大小也会随焦距的变化而改变。焦距不同带来的画面视角的差异焦距不同拍进画面的范围也不同镜头的焦距不同，实际拍摄出的画面在视觉印象上也会发生变化，其中最明显的是拍进画面的范围的变化，也就是画面视角的变化。上面一组照片是使用从10mm 到200mm不同焦距拍摄的。在相机位置不变的情况下，焦距越长，拍进画面的景物范围就越窄，被摄体也就会越大。使用远摄镜头能够将被摄体拍得很大，换言之就是画面视角变窄。镜头的焦距能够直接使视觉效果产生如此大的变化。如果拍摄距离一定，我们可以通过改变焦点距离来自由改变拍摄范围和被摄体大小。在使用广角镜头时，拍摄者很容易意识到画面视角的宽窄，但其实每款不同焦距的镜头都具备它们特有的画面视角。焦距不同带来的画面纵深感的差异 ■10mm(换算为35mm规格约16mm)■70mm(换算为 35mm规格约112mm)■20mm(换算为35mm规格约 32mm)■100mm(换算为35mm规格约160mm)■35mm(换算为35mm规格约56mm)■200mm(换算为35mm规格约
变焦摄影的十大要领 如果你想用你的数码相机玩点新花样的话，下次你大可试试在你拍摄照片时利用变焦特效。变焦特效的本质是，使得照片的效果看似被摄物体在向你运动，或者远离你，并且还拖着运动的线条。 我们可以通过多种方式来实现这一效果，有些是在拍摄时采取一定的技巧来实现的，有些则是通过在后期处理中运用变焦模糊效果来进行处理。这里，我们不讨论后期处理的技巧，只把我们精力集中在拍摄时的技巧。 要获得这种效果，最基本的，就是在拍摄时要设置一个较慢的快门速度，以确保曝光时间足够的长，这样你才有机会在曝光时（在快门打开和关闭之间）来使用你的变焦镜头把物体拉近或者推远。 这就是想要拍摄具有变焦特效的照片所需要的最基本的一点，不过在实际中，想要获得效果较好的照片，需要做一定的联系和试验，或许你还需要一点点运气。 以下几条小技巧可以帮助你改进你的作品： 1.保持相机稳定 因为你需要使用较慢的快门速度，任何相机的抖动都会极大的破坏你的拍摄结果。你想要获得的是变焦的运动效果，因此任何左右、上下的相机抖动都会使得画面中变焦产生的线条不够光滑平坦。当然，相机的抖动或许会给照片增加一些有趣的效果，但是可能也会使得照片过于模糊。为了最大限度地减少相机的抖动，推荐使用三脚架，或者将相机放置在静止的平台上。 2.弱光环境下拍摄
在进行长时间曝光时，最大的一个问题就是会有太多的光线进入相机。你可以设置相机，采用较小的光圈来进行拍摄。但是在明亮的场景下，可能在不使画面过曝光的前提下，你仍然无法获得足够长的曝光时间。因此如果在弱光环境下进行拍摄，更有利于获得变焦特效。 3.拍摄有趣的光 对于变焦特效而言，最流行的拍摄题材大概就是光，无论是城市里的灯光，圣诞的节日灯光，霓虹灯还是其他。这些都是用来练习变焦特效技巧的好地方，并且利用这些题材你可以制造相当壮观的效果。 4.人工移动相机 如果你没有变焦镜头或者你的相机在正在曝光时无法改变焦距（对于一些功能简单的小型数码相机而言），那么想获得变焦特效，你还可以人工地将相机移动，远离或者靠近你的被摄物体。当然，这会导致相机的抖动（参见前文所述），但是如果你技术足够高超或者足够有运气的话，还是可能获得一张漂亮的照片的。 5.选择合适的曝光时间 当你选择快门速度时，要知道，没有一个固定的快门速度值可以满足所有情况的要求。光线的强弱、变焦的速度等因素都会影响到对快门速度的选择。通常，我会使用1秒甚至更长的时间来进行拍摄，这个时间段一般而言足够让你将你的变焦镜头由一端拧至另一端了。关键是，要自己去试验，采用不同的快门速度，看看哪种效果最棒。 6.连续顺滑的变焦