演绎DC镜花缘——直击9大流行镜头技术
特别策划
数码相机近年已成了时尚的焦点，为了争夺这个广阔的市场，各家相机厂商纷纷发力！拼了像素拼造型，拼了造型拼大液晶屏，穷其招式只为厮杀出一条血路，渐渐地，我们发现，消费级数码相机的镜头开始发生质变，厂商们将诸如超低色散镜片、超声波马达等原本只应用在专业单反相机镜头上的技术大量移植了过来。
镜头对于相机的成像质量某种意义上甚至超过了成像元件（CCD或者CMOS）， 本文的宗旨就是将这些用在消费级相机上的镜头技术和单反镜头技术逐一分析，其间很多重要的技术和机型都有涉及，看重某些镜头性能的色友可以对症下药了。
镜头技术壁垒高，分辨率表现尤为重要！
镜头的成像原理其实并不复杂，任何镜头都可以等效成为一片凸透镜。在感光元件上投射出一个倒立的实像。但为了消除各种像差以及完成变焦、防抖等附加功能，现代镜头都采用多片多组结构。所以镜头又是高度精密、技术壁垒很高的产品。特别是对于高像素机型，镜头的分辨率显得尤为重要。目前高质量的镜头，特别是自动对焦镜头的生产技术始终把持在德日少数光学大厂手中。
数码品牌镜头后都有着悠久历史的光学仪器老厂
市场的DC虽然品牌众多，但上溯其镜头出身都与传统相机工业中的几个光学老厂有着极深的渊源。如BenQ（明基）/Casio（卡西欧）/HP（惠普）的相机使用日本Pentax（宾德）的镜头；Samsung（三星）/Kodak（柯达）使用德国Schneider（施耐德）的镜头，Panasonic（松下）使用德国Leica（徕卡）的镜头技术，而SONY（索尼）则与德国的Carl Zeiss（卡尔·蔡司）合作制造镜头。
目前镜头的市场控制情形大体可以分为三类，第一类以Nikon/Minolta/Olympus/Pentax为代表的传统相机厂商，他们的镜头工艺精湛成像优良，同时在专业市场也有自己的一席之地。但因为不能独立量产成像元件（CCD和CMOS），所以在机型推广上还要受制于人；第二类就是SONY/Panasonic/Samsung为代表的传统电子型厂商，虽然在成像元件和周边电路上技术领先，但因为没有掌握顶级镜头技术和专业机身的制造技术，所以高端机型制造乏力，更难以介入目前人气最火的数码单反领域，所以纷纷联合德系镜头老厂前来助阵。不过SONY并购了百年光学老厂KonicaMinolta的影像部门后，功力大增，目前已计划在2006年年中推出单反α品牌；第三类就是Canon/Fujifilm这类同时掌握了镜头及成像元件制造技术的厂家,产品线完善对市场的反应速度也较快。这种格局分明的结果造成了各家在市场定位的明显区别，同时也造成了一款数码相机机身和镜头不同品牌的状况。
在传统相机领域，一般认为光学素质最好的当数德国的Leica/CarlZeiss，其次是日系的Nikkor(Nikon的镜头品牌)/Canon/Pentax，再次是 Minolta/Olympus，另外日系的单反相机交换镜头生产大厂Sigma/Tamron/Tokina也有各自品质不俗的镜头。至于Schneider（施耐德）/Rodenstock（罗敦司德）/Angenieux（爱展能）/Rollei（禄徕）/Hasselblad（哈苏）/Mamiya（玛米亚）/Sinar（仙娜）/Linhof（林哈夫）等厂商定位于面向风光、广告拍摄为主的大中画幅相机领域。其中有些已经完成了产品线从胶片到数码的无缝衔接或转型，但产品目前主要是中画幅的数码后背及配套镜头，并非是朝着小型化及自动化的方向发展，所以在非专业市场认同度不高。
Leica为4/3系统开发的镜头，搭载了Pansonic的MEGA O.I.S影像稳定系统，是光学老厂与电子巨头合作的代表产品。
流行技术之一 超声波马达对焦
■ 关键词： USM/SWM/HSM
□ 消费级数码相机推荐：Canon Pro1
■ Canon S3 IS
□ 单反相机镜头推荐：EF 70mm～200mm L F2.8 IS
获得清晰高质量的图片，首先要求镜头要有快速准确的对焦。而驱动镜头中镜片组运动的马达精度和速度就显得至关重要。使用超声波马达对焦的相机，对焦速度大大提高，其对焦动作悄无声息且较传统线圈马达也更为省电。目前掌握超声波马达对焦技术的有Canon/Nikon/Minolta/Sigma。
超声波马达的工作原理：将超声波振动的能量直接以强大的扭矩形式输出。不需要齿轮之类的传动件，因而启动和制动比一般的马达快得多，对焦动作果断利落。超声波马达中又分为三种，环形超声波马达、弧形超声波马达和微型超声波马达，第一种具有全时手动功能(即在自动对焦的情况下，无须拨动对焦模式切换开关即可直接转动对焦环手动对焦，一般只应用在高档镜头中)。而目前在数码相机中使用的是一种小型的圆柱超声波马达，在速度和安静程度上不如环形超声波马达，而且不能全时手动，制造成本要低很多。Canon的几款消费级数码相机使用的正是这种类型的马达。它相比于其他DC在对焦速度上确实有一定优势，适合喜欢抓拍体育、飞鸟的色友使用。
流行技术之二 防抖技术
■ 关键词：VR/IS/MEGA O.I.S/AS
□ 消费级数码相机推荐：IXUS 800 IS
■ Nikon coolpix8800
□ Minolta A200
■ SONY DSC-H5
□ 单反相机镜头推荐：Nikkor 18mm～200mm f3.5-5.6 G ED DX(IF)
在环境光线黯淡的情况下，仅靠手持是难以得到清晰的照片的。而单纯提高感光度又不可避免的会造成照片色彩黯淡成像粗糙。此时如使用防抖功能可以降低1～4挡快门，使相机的实用性大大提高。各家实现防抖功能的原理不尽相同，但大体上可以分为光学防抖和电子防抖。
所谓光学防抖就是在镜头的镜片组中增加一个可在垂直于主光轴的平面上移动的镜片。靠镜头内的陀螺仪感知震动，并以磁力驱动可移动的防抖镜片产生微小位移来补偿震动造成的影响，从而保持光轴的相对静止。采用这种光学防抖原理的厂商有Canon/Nikon/Pansonic/SONY，另外单反镜头生产大厂Sigma（适马）也掌握了类似技术。
除光学防抖外还有CCD位移防抖，将CCD安装在一个能平面移动的支架上，根据动作检测器提供的信息移动CCD感光元件来实现防抖。这种防抖技术能适应更宽的振幅和更高的频率。
更重要的是机身具备防抖功能后，相机实现防抖就不必依赖镜头，对于可更换镜头的DSLR相机可谓意义重大。使用CCD位移防抖的厂商有KonicaMinolta/Pentax/Ricoh。但后两者的防抖技术目前只应用在少数机型上。值得指出的是Fujifilm/Olympus等厂商所谓的自然防抖，实际上是通过提高感光度进而提高快门速度来得到清晰成像，相机中并无实际的机械部件来补偿震动，与前面所说的防抖技术有本质区别。看到这里孰优孰劣想必早有决断了吧。
流行技术之三 超低色散镜片
■ 关键词：ED/UD/萤石/APO
□ 消费级数码相机推荐：KonicaMinolta Z6
■ 单反相机镜头推荐：Sigma APO 800mm F5.6 EX DG HSM
什么是色散
一般的光学玻璃对于不同波长折射率并不一样，三棱镜能将日光分解为七色就是这个原理。光线透过镜头时不同波长(颜色)的光也会偏移，造成不同波长的光线在不同的焦平面汇聚，反映在照片上就会造成色彩模糊和色边之类的成像缺陷，对影像的质量有极大危害。色散在长焦镜头上表现极为明显，必须要借助昂贵的低色散镜片消除这种色差。各种品牌对这种特殊镜头的称谓不一，但原理是一样的,用一片或多片消色差镜片与光学玻璃配合抵消色差。通常镜头中这种镜片的数量越多效果就越好。
各种低色散镜片中尤以Canon（佳能）的萤石(氟化钙，分子式CaF2)性能最为优异。但由于萤石价格昂贵加工困难，只在Canon的少部分顶极镜头中才得以应用。能够完整消除各种波长色散的镜头往往会标注APO(Apochromatic复消色差)字样，对于可更换镜头的单反相机只有中高端镜头才使用复消色差技术,使其成像锐度明显提高。低色散镜片在消费级数码相机中应用已经十分广泛，但达到复消色差标准的并不多，目前只有Minolta Z系列及A系列宣传应用APO技术。但市场中的绝大部分中高端机型都会使用一片或数片低色散镜片。选购相机尤其是大变焦机型时对其使用低色散镜片的数量和种类应特别重视，这将直接影响最终成像的效果，优先考虑那些使用多片低色散镜片的机型。
小贴士：各品牌的低色散镜片
Canon 萤石/UD/超级UD
Nikon ED
Tamron LD混合型非球面镜片
Sigma SLD 超低色散镜片/ELD 特级低色散镜片
Minolta AD特异超低色散玻璃
Tokina SD镜片
流行技术之四 非球面镜片
■ 关键词 ASP
□ 消费级数码相机推荐：Panasonic FZ30
■ 单反相机镜头推荐：Nikkor AF 135mm F2
传统的球面镜片，由于距光轴距离不同的光线在镜片表面的入射角度不同，存在着不可避免的球面像差。所谓球面像差就是在经过透镜不同位置的光线在不同的平面汇聚，而其中往往只有经过透镜中心的光线能准确汇聚在感光元件所处的焦平面上。由于这种像差的缘故，会造成影像模糊不清，画面整体好像蒙上一层纱似的。
如Nikkor 135mm F2是Nikon的顶极人像镜头，它最为特殊的地方在于：有意识的保留并控制球面像差制造出朦胧的柔焦效果。非球面镜片的作用就是通过调整镜片表面的曲率，让近轴光线与远轴光线所形成的焦点的位置重合。一片非球面镜片可以达到多片普通球面镜片对像差矫正的效果，因而使镜片数量得以大为减少。非球面镜片虽然尺寸、形状和普通镜片相差不大，但其效果及制造难度却是完全不同的。高品质的非球面镜片，要用离子束精密加工，技术门槛颇高，自然成本也随之上升。目前非球面镜片在数码相机中的应用已经相当广泛，覆盖了大部分机型。
流行技术之五 镜头镀膜
■ 关键词：Pentax SMC/Fujifilm/SuperECB/CarlZeiss T*/Canon SSC/Nikon SIC
□ 消费级数码相机推荐：SONY R1
■ 单反相机镜头推荐：Sigma APO 70mm～200mm F2.8 EX DG/HSM
光学通过各个镜片时都要在两个表面产生反射。虽然这个反射率并不高，但对于复杂的多片多组镜头而言，通过各个镜片后产生的损失已经相当严重。并且这些反射光线还会继续在各个镜片之间反射最终参与成像,造成重影、眩光、降低反差破坏色彩还原等不良后果,所以就要在镜片上镀上增透膜最大限度的消除这种反射。
由于CCD并不像胶片那样对光线高度吸收，还存在较强的反射，所以数码相机镜头对镀膜的性能要求更高。镜头的镀膜是根据光学的干涉原理，在镜片表面镀上一层厚度为四分之一波长的物质(通常为氟化物)，使镜头对这一波长的色光的反射降至最低。但一层增透膜只能增强在很窄的一个频段内的光的透射率，所以现代镜头往往采用多层镀膜(SMC)，采用不同材料重复地在镜片表面镀上不同厚度的膜层，大大提高了镜头的整体透光率，单个镜片最高可达99.8%。镀膜在各种光学产品中应用已经十分普遍，但技术水平差异仍然很大。特别是对于相机镜头，因其光路复杂镜片组众多，协调好各个镜片的配合关系赋予镜头系统整体最佳的色彩平衡特性才是它的终极使命。对着光线观察，镜片反光显得黯淡幽深的那种，自然是你的不二之选。
流行技术之六 恒定光圈镜头
■ 消费级数码相机推荐：Panasonic FZ20
□ 单反相机镜头推荐：Canon EF 24mm～105mm F4 L USM Nikkor 17mm～55mm F2.8
在单反相机交换镜头群中，绝大多数专业变焦镜头都设计成恒定光圈的形式，即在镜头覆盖的任意焦段都可保持相同的最大光圈。但是在消费级数码相机中鲜有这种设计的机型，特别是大像差大变焦镜头，恒定光圈更难以实现。
以Panasonic FZ系列为例，FZ10、FZ20使用的是1/2.5英寸的成像器，经过Leica的高超设计,实现了近乎奇迹的12×变焦的F2.8恒定光圈。但FZ30 使用了1/1.8英寸的成像器，镜头的像场自然要相应扩大，已经不能实现同样的恒定光圈设计。FZ30推出时很多人指责没有保留F2.8光圈是一大败笔，然而因为成像器尺寸的提升，FZ30的这种“缩水”其实是一种进步。长焦端仍有F2.8的大光圈最直接的好处就是获得浅景深，对于喜欢拍摄人像的朋友这里强烈推荐此类机型。
流行技术之七 定焦镜头
■ 消费级数码相机推荐： Ricoh GR Digital
□ 单反相机镜头推荐：Nikkor AF 50 F1.4D
初玩单反的玩家往往会听到这样的告诫——“少走弯路，上定焦”。定焦镜头有许多优点：畸变小、像场平整、结构简单，最重要的一点：可以在较小的镜身内实现大光圈。比如Nikkor AF 50 F1.4D 镜头，最大光圈为F1.4相比最大F2.8的光圈，足足相差2挡，也就是4倍的快门速度。
消费级数码相机中，早期应用定焦镜头的机型多是一些卡片机，借此可以实现轻巧的体积。现在随着用户要求的日益苛刻，市场上终于也出现了一些使用定焦镜头的高端机型。Ricoh GR Digital是其中的典型代表，单从4700元的售价上看这款相机可以称得上是Ricoh的旗舰级机型了，其镜头采用6片5组结构，包含两枚非球面镜片及一枚低色散镜片，换算焦距28mm,最大光圈为F2.4。不过消费级相机并非面向专业应用，画质不能和单反相提并论，可变焦的机型仍是更为实用的选择。
流行技术之八 内对焦内变焦
■ 关键词：RF(Rear Focus后组对焦) IF(Inner Focus内对焦)
□ 消费级数码相机推荐：KonicaMinolta X1
□ Nikon S6
■ 单反相机镜头推荐：Nikkor 70mm～200mm F2.8 G ED VR
在单反相机中大部分顶极镜头都使用了内变焦内对焦设计，也就是指镜头在执行变焦、对焦动作时，前后组镜片都不移动，而通过移动镜头内部的对焦镜片组来完成对焦，并且镜头长度保持不变。这样的设计可以减轻马达负担大幅提高对焦速度。在单反相机镜头中采用这种设计的往往都是些体积硕大、价格昂贵的专业镜头,有趣的是在消费级数码相机中采用内变焦设计的多为纤薄的卡片机。如SONY T系列/KonicaMinolta X系列/Nikon S系列等。
卡片机的镜头多采用潜望式结构，通过一片全反射镜将射入前镜组的光线偏转90度，在极度轻薄的体积下实现了3倍光学变焦。当然这种镜头受体积限制，光圈都比较小，而且增加的全反射镜也会对像质造成一定损失。这种设计确实可以大大提高镜头的密封性，减少了镜头在动作中受到阻碍而造成内部机械结构损坏的可能。强烈建议喜欢驴行天下、随性拍摄的朋友选择此类机型。
流行技术之九 微距镜头
■ 消费级数码相机推荐：奥林巴斯SP700
□ 尼康L3，参考价格：1580元；索尼T9
■ 单反相机镜头推荐：Tamron SP AF 90/2.8 Di Macro
对于单反相机，只有少数微距镜头才能实现高倍率放大的微距拍摄。而微距镜头通常都不便宜。但微距拍摄对于消费级相机来说则是非常容易，甚至功能最简单的卡片机也具备夸张的近摄能力。比如SONY T9微距模式下最短对焦距离只有1cm。而大多数单反镜头能做到在20cm的距离对焦就很不错了。
评价镜头微距拍摄能力归根结底就是以实际成像相对被摄物体的放大率为标准的。对于单反镜头，通常能做到1∶4(被摄体与焦平面成像的线性尺寸之比)就可称为微距镜头，而大多数定焦微距镜头都可以做到1∶1的拍摄放大率。比如Tamron SP 90这款镜头，最近对焦距离29cm，在这个距离下就可以实现1∶1的放大率。但比较起来并非这样简单，小DC的对焦距离是从镜头前镜组算起，而单反相机则是从焦平面算起。小DC的镜头实际焦距本身就很短，最终成像的实际放大率不高。但由于DC的成像器较小，所以尽管镜头成像的放大倍率不如单反镜头，但实际照片的放大倍数并不落后。对于微距拍摄能力，厂商宣传时往往只强调广角端的最近对焦距离。试想贴在物体上拍摄布光将是一个严重的问题，并且对于拍摄动体也非常不便，更可能弄脏或擦伤镜头。若特别看重微距拍摄能力尤其是喜欢在户外拍摄的色友，强烈建议选购时多关注一下长焦端的最近对焦距离。虽然这个数字远没有之前那么动听，但绝对要实用得多。
已经投入单反相机应用但尚未推广到消费级数码相机中的镜头技术：
Canon DO衍射镜片
(Multi-Layer-Diffractive-Optical-Element-多层衍射光学元件)
■ 关键词：DO
□ 单反相机镜头推荐：Canon EF400 mm F4 DO IS USM/Canon EF 70mm～300mm DO IS
衍射光学元件最重要的特性是波长合成结像的位置与折射光学元件的位置是反向的。在同一个光学系统中，将一片MLDOE与一片折射光学元件组合在一起，就能比萤石更有效地矫正色散。而且，通过调整衍射光栅的节距(间隙)，衍射光学元件可以具有与研磨及抛光的非球面镜片同样的光学特性，有效地矫正球面以及其他像差。也就是说一片多层衍射光学镜片可以同时具有萤石和非球面镜片的特性，所以该镜片的推出，是光学工业的一个里程碑。为数码相机进一步提升画质及小型化提供了新的可能。但目前使用这项技术的两款镜头售价都不菲，推广到消费级相机中还须假以时日。
可以看到应用了DO镜片后，在保证像质的前提下可以大大减少镜片数量从而使镜头更轻更小。
结语：
编辑常常接到读者的电话咨询，很多朋友都提到数码相机的镜头素质对成像的帮助到底如何？品牌镜头是噱头还是必要？看来在如今技术成熟的环境下，人们已经抛弃了像素至上论，更理智地关注起数码相机的技术含量来。
本文介绍的这些热门镜头技术，曾经都遥不可及，但技术的进步就如同历史的跨越一样不可阻挡。我们要说的是，消费级相机融入这些技术之后日渐成熟，肯定为我们拍摄出高质量的照片提供帮助。
可以预计，未来的DC会继续朝着高画质及小型化的方向发展，实现这些进化的动力正是依靠于光学和电子两方面的新兴技术。