鏡頭。
3.1
鏡頭基礎知識。
鏡頭的成像原理可以用小孔成像來解釋，但鏡頭成像比小孔成像複雜。鏡頭成像是依據透鏡對光線的折射規律。平行於透鏡光軸的光線，經透鏡折射後，會經過透鏡另一側的焦點，而通過透鏡中心的光線，它的傳播方向不發生改變。利用凸透鏡的傳播特性，我們就得到了景物的像，這就是照相機鏡頭的工作原理。
一般地，照相機的鏡頭不能單獨由一個凸透鏡組成，因為單獨一個透鏡的鏡頭所形成的影像有不少的缺陷。
受透鏡材質和製造工藝的影響，景物上的一個點經透鏡折射後的光線很難彙聚成一個實點，它成球狀，當這球狀很大時，就隻能得到模糊的像。
在透鏡成像原理中，我們沒有考慮光是由紅、綠、藍波長的光組成的。在經過透鏡時，這三種不同波長的光有不同的折射率，最後發生色散。
還可能發生其他像差，如像場彎曲、曲線畸變、像散和彗形像差等。
一個鏡頭的像差是各種缺陷的綜合，照相機鏡頭在設計的時候，就是要消除這些像差。一方麵是努力改進鏡頭所使用的材質和工藝，另一方麵是使用折射率不同的透鏡來消除像差。
鏡頭由6個透鏡組成，不但有凸透鏡，還有凹透鏡。光線在鏡頭中，不但有彙聚，也有發散，凸透鏡和凹透鏡對光線的相互作用，目的就是消除鏡頭的像差，最後得到清晰的實像。
對於鏡頭，我們還必須了解它的另一個重要特征——像場。對著亮度均勻的物體進行拍攝時，在得到的影像中，我們發現在像的中央部分亮度最高、清晰度最高。從影像的中心到周圍，亮度和清晰度逐漸下降。這是因為透鏡組是裝在鏡頭的套筒裏，對到達邊緣的影像有阻擋作用。
一般來說，影像的亮度下降一半內，可以認為它的亮度基本上是均勻的。所以，我們把離開中心點，影像亮度下降在一半內的區域，叫做鏡頭的像場。在像場內，影像亮度相對均勻，清晰度也能被接受。在照相機和鏡頭匹配時，一定要考慮鏡頭的像場，一定要大於照相機的成像麵，隻有這樣才能保證最後得到的影像亮度均勻。如果鏡頭的像場比照相機的成像麵小，在最後得到的影像中，我們會發現畫麵的邊緣由於亮度的降低逐漸消失。在更換鏡頭時也一定要注意，我們把大畫幅照相機的鏡頭用在小畫幅照相機上，一般不會出現亮度不均勻的問題。當我們把小畫幅照相機的鏡頭用在大畫幅照相機的時候，就有可能出現畫麵邊緣亮度下降的問題。
黃色光線由於斜射被鏡頭阻擋，造成亮度下降。同時離光軸越遠的光線，像差越大。這就是在影像的邊緣部分亮度和清晰度下降的原因。
3.2
鏡頭調節。
在攝影中，聚焦是鏡頭最重要的調節。聚焦的目的是為了得到清晰的影像。對小型照相機來說，鏡頭都有聚焦環，調整聚焦環鏡頭可以讓鏡頭在套筒中前後平滑移動1厘米左右，或者鏡頭的透鏡組在聚焦過程中，透鏡和透鏡之間的距離發生改變。小型相機就是依靠這樣的方式來實現聚焦的。對於大型照相機來說，它主要由兩部分構成，即前部裝置（鏡頭）和後部裝置（取景和成像部分），前後裝置之間是依靠一個可移動的皮腔連接的。大型照相機在聚焦過程中，調整前後裝置的距離，就可以得到清晰的影像，從而完成聚焦。
為了應用好聚焦，我們先了解一下高斯成像原理。這是鏡頭成像原理圖，BO是拍攝景物到鏡頭主點（O)的距離，我們把它稱為物距，用u來表示。B'O是像到主點的距離，我們稱為像距，用v來表示。FO是焦點到主點的距離，我們稱為焦距，用f來表示。根據高斯成像原理，我們要得到清晰的像，必須滿足公式1/u+1/v=1/f。這就是高斯成像原理。
從高斯成像原理，我們可以得出這樣一些結論：
(1)鏡頭的最遠聚焦距離。理論上，鏡頭的最遠聚焦距離可以是無限遠，我們從高斯公式可以推算出，聚焦無限遠時，像距（V)等於焦距（f)，這也是成像中，像到主點最近的距離。舉例來說，我們拍攝鏡頭的焦距是100毫米，那麼清晰聚焦時，像到主點的距離也是100毫米。實際上，像到主點的最近距離是有限製的，成像距離根本就不可能接近焦距。所以，實際的最遠聚焦距離是由成像麵到主點的最近距離決定的，這個距離是有限的，影響了最遠聚焦距離。我們可以對著遠處的天空聚焦，畫麵常常模糊不清，這就是因為鏡頭的最遠聚焦距離是受限製。