这次不是牙膏,漫谈佳能EOS R+RF50mm F1.2L

2019-03-31 10:32:50 98点赞 210收藏 58评论

注意,本文有相当的长度,也有一定的深度!那么直奔主题,为什么佳能尼康要做无反?这个问题延伸出来就是:百年单反是否遇到了瓶颈?

我的答案是:是的,单反机械结构已经抵达当下行业水准的近极限水准,尤其在数字电路速度大爆发的时代背景下,单反几乎已经不再有什么性能优势。一般认知里可能还会觉得单反省电、耐用、操控等方面有优点,但实际上把无反做成巨单后这些都不是事儿,单反传统优势基本被抹平,机械快门/反光镜箱的设计天花板、所见非所得的光学取景器等劣势在高速传感器+集成电路时代却被进一步放大。

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所以,无反是否能解决这些瓶颈?答案是能,但EOS R能不能解决这些问题?答案是能,也不能,因为要具体问题具体分析。

大家可能注意到了,无论佳能还是尼康,初代全画幅无反的策略很大程度都是同级沿袭自家单反,比如Z7沿袭D850、EOS R沿袭5D4,这样做的原因有2个,其一是消费心理端,可以利用现有产品的市场口碑,让消费者有一个借鉴标准,毕竟这些单反机型都是相当有人气的产品;其二是研发端,饭要一口一口的吃,在现有传感器基础上进行二次开发,既稳妥(毕竟在数码单反上实时取景也算是常用功能,有着应用和技术层面的技术积累),又能把更多的精力用在机身和镜头设计上。

对佳能EOS R的营销来说,它最成功的一点就是充分利用了红圈镜头妇孺皆知的好口碑,而且确实是有真材实料,在产品策略上也是相当擅长捕捉用户需求,比如首发4颗镜头里就有2颗足称“惊世骇俗”:一个是今天要跟大家分享的RF50mm F1.2,另一个就是RF28-70mm F2。先不论价格几何、设计是否在堆料,这两颗镜头的出现显然是向为用户传达一个信号:卡口换门意味着镜头性能的大升级。

佳能的聪明之处在于抓准了要害,换门对于老用户来说多多少少都有伤害的成分,即便在未来相当一段时间内都是双线并行,但心里始终有种黄脸婆一般的感觉,所以但凡要更换卡口,就一定要在镜头或机身性能上往大了砸,让人觉得换有所得,佳能就选择了在自身优势很明显的镜头端大发力,单反用家翘首期盼嗷嗷待哺这么多年的新版50mm F1.2L,就这样华丽丽地降临在了EOS R身上。

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能镜头向来有老来香的传统,此前的35mm F1.4足足憋了17年才更新了第二代,而且是爆炸式的大升级,一举就把适马35A等副厂重新踩在了脚下(当然,价格也升了天),EF 50mm F1.2发布于2006年,距今正好一轮回,再加上这次升级还要捎带新机身,意义重大,因此无论从哪个角度来看,不用测试都知道一定会是RF卡口未来至少10年的当家标头。

RF50mmF1.2的结构设计变化思路很明晰,主旨就是增强光学分辨率并减少像差,说白了就是把老大哥的短板都弥补上。老版本的EF 50mmF1.2是经典的非对称双高斯结构,这在上世纪中叶的大光圈镜头设计中堪称标配,经典的卡尔蔡司Planar 50mm F0.7、佳能S卡口50mm F0.95、徕卡Noctilux 50mm F1……无一例外都采用了非对称双高斯结构。在胶片输出尺寸不高的时代,它还可以凭借平坦像场而闻名,而且单反法兰距与之焦距接近,可以简单粗暴地把后主平面和第一主点放在接近光圈结构的位置,设计难度相对不大。但面对当下这个动辄3000万像素以上的数字时代,光圈全开时的慧差、球差会被放大,让画面变得非常松软,色差控制也相对较差,所以也到了不得不变的时候。

这里开始插个单反无反差异的话题,主要说对焦:对于采用二次分光独立对焦线性CCD的单反来说,上述像差也会同样会影响到对焦系统的二次成像,因此单反相机在使用超大光圈镜头时就得同时面对分光基线间距太短(F1.2凑合F2.8的对焦基线)和准确性(对焦光线存在像差导致的误差)等问题,因此比较容易出现对焦偏差。当然单反对焦单元的优势是单点可以做多个方向的检测线(所以有十字型米字型之说),在面对完全平行于对焦点的被摄物,比如这种:

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单反对焦因为可以有多个方向(即便是入门级单反,中心也是十字),所以遇到这种平行于某一条对焦基线的情况也能用另一条去实现对焦,而无反就不行,必须稍微倾斜机身,让左右对焦像素能够检测出点扩散离散度极小值(想象一下裂像对焦)。当然,无反或者抬起反光板实时取景的1DX2/5D4的优势就是片上相位差检测点足够多。而这些优势和劣势也都会体现在包括EOS R在内的所有无反身上。

除此之外,无反因为是传感器同时进行取景、对焦、测光等工作,因此它并不需要像单反那样在取景时全开光圈,便于分出更多光辐射用于对焦和测光单元。所以在高亮环境下使用F1.2全开拍摄时如果你观察镜头,会发现它为了让取景预览画面不过亮,光阑是会收缩的,下图分别是关机时完全收缩,只留下一个小孔的光阑:

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拍摄较暗环境时F1.2完全打开:

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依然是F1.2但遭遇强光手电,立马缩小光阑:

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继续F1.2,入射光不弱也不强时,光阑处于半开状态。

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继续说RF 50mm F1.2,在面对高像素时代的数字相机时,老旧的双高斯已经不能独撑大局,这时候就需要引入新设计,比如反望远,单反端的代表作有蔡司Otus 55,无反端则是索尼50mm F1.4ZA,但佳能在新镜头上并没有采用其他家的反望远设计思路,整体镜组设计为比较均匀的桶形:

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上来就是一个非球面胶合兼消色差,UD镜片也就是整个镜头的第5组第7片,正好处于光线转折的位置,理论上有利于校正色差、消除二次光谱,而且它还采用了一个小曲率半径的设计,也是奔着高分辨率而来。最后一群再次扩束,配合几乎快占满后径的非球面来实现较小的出射角,再加上出瞳位置靠后、开口更小,理论上可以从光线夹角和像场视角范围两个角度来缓解暗角和口径蚀问题(虽然实际上还是不小)。

这样一来,相对EF 50mm F1.2简简单单的6组8片,RF 50mm F1.2直接翻了一番达到了15片,大量堆料换来的就是体型的急剧增加,透光性也要相对差一点。所以这里就顺便也就让一个错误观念不攻自破了:很多人认为定焦镜头之所以性能更强、最大光圈更大的原因是镜片更少。但这两件事并没有直接联系,回头有机会再来详聊。

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理论说那么多,EOS R+RF 50mm F1.2的实际拍摄素质如何呢?作为常年1DX2+EF 50mm F1.2挂机用户,给我最深刻的印象就是它很准,用过EF 50mm F1.2的朋友应该清楚这并不是一颗特别容易做到指哪打哪的镜头,很多时候都要考验人品,但RF 50mm F1.2在EOS R上的对焦精度完全是展现了片上相位差在超大光圈下的优势,使用AF-C+人脸追踪,F1.2全开只要识别到人脸,即便是在手持相机有前后小幅度位移+被拍摄者人脸同样有轻微移动的情况下,依然可以做到十拿九稳,要知道这可是景深极浅的F1.2,下图就是抓拍的正在玩耍的小朋友,转瞬即逝之间也能准确对到眼睛上,而且焦内锐度很高,没有了EF50mm F1.2全开时因像差导致的朦胧感:

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中距离拍摄人像时也能做到焦内数毛,全开拍风光也没问题,50mm F1.2全开时的超焦距对焦距离在70米左右,此时从35米到无限远处都在景深内,下图就是全开的风光实例:

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上为原始尺寸,下为100%放大的角落

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可以看到从中心到边缘,分辨率和锐度表现都无可挑剔,这种主题下基本也没有什么倍率色差,但这从摄影美感的角度来看很难说是好是坏,因为它还是很少会用作风光用途,花大钱买F1.2当然就要大力用F1.2,而且也依然有不少人很迷恋老50L的魔幻现实主义风格,所以对这种大光腚不能纯粹以物理性质的差异来衡量它的优劣,玄学赛高!

EOS R的机内校正相当威猛,暗角和畸变会强制校正,让它的输出显得非常平顺,但其实严格对比F1.2和F4之类的光圈还是能看出暗角上的差异,而它的真实暗角应该是比较大的,因为它的前镜组其实也并非什么大口径镜片,从输出上能从两个方面看出猫腻,1是机内强制提高边缘亮度从而产生的噪声,下图左为F1.2,右侧是F4:

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2是口径蚀,文章最后有关于卡口直径的讨论,其中就有谈到口径蚀,我们先不看理论结论,先看RF 50mm F1.2与EF 50mm F1.2孰优孰劣?

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上为RF50,下为EF50

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结果还是挺明朗的,就口径蚀来说两者可以说是半斤八两,短法兰距可能带来的出瞳斜射问题也并不明显。而且1DX2会因内部框架导致切边的问题(注意看底部光斑),而卡口内简简单单的RF就没有这个瑕疵。

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但RF 50mm F1.2的虚化效果相比老大哥强了很多,光斑更圆不说,3片非球面几乎看不到洋葱圈,相当犀利,而且边缘没有明显的色环,也没有明显的二线性。不过点光源光斑边缘还是有点硬,没有STF的柔顺感,再加上口径蚀,小树林里拍摄全身人像因为物距比较远,视角压缩比较小,靠近画幅边缘的背景虚化就会变成这样:

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当然,你可以说我在鸡蛋里挑骨头,但毕竟规格和价格都足够高,挑剔一点无可厚非吧。在背景相对干净、对焦距离更近的情况下它的虚化就非常好了:

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然后是色差控制,做得相对还不错,在拍摄高对比物体时当然还是会出现轴向色差,但这毕竟是F1.2啊,能达到这个水准已经是很犀利了,比EF版老大哥强了很多个档次,而且至少在现阶段还是独此一家,对手都找不到。下图左是F5.6,右是F1.2(以往形式的色差过渡样张忘了拍,再加之这几天比较忙,回头在微头条补上):

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最后是眩光和星芒,RF 50mm F1.2在直面高亮点光源时会出现很明显的眩光,镜片太多镀膜再厉害也救不回来……10片光圈叶意味着10星芒,就用一张图来统一说明吧:

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总体来说,RF 50mm F1.2的进步力度可以说是空前的,丝毫不亚于EF 35mm F1.4L两代的差距,基本可以说是当前超大光圈标准镜头天花板级选手,带飞EOS R没有问题。但前提是EOS R至少不能难用,那么它用起来究竟如何?

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无反哪怕是做成巨单,表面积相对单反还是要更小,这意味着它没有办法塞入太多单反式的操控区域,比如很多功能都被迫共享同一个按钮,多次操作才能进行调节,但这终究是习惯的问题,最重要的是合理,为了挖掘机身操控空间,佳能也算是费尽心思,镜头上多设计了一个左手方便操控的逐级式转动控制环;握持时右手大拇指轻轻上移就能操作多功能触控条、再往右就是速控转盘、往下可以触控屏幕来调整对焦点;右手食指往内移动一点就能操作主拨轮……虽然还是没有单反来得直观,但只能说EOS R已经很尽力了,用上几天就能完全习惯,所以操控不是事儿。

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佳能在做全画幅无反时最大的潜在槽点就是传感器速度不足,但EOS R虽然用的是5D4同宗的底,但这块底并不是大家调侃的“祖传”,它在设计上必然会根据法兰距变化做出调整,而且在速度上至少有一部分体验是符合用户需求的,比如取景预览可以做到相当高的帧速(需要手动选择显示模式),配合F1.2镜头在城市照明的夜晚环境也能做到液晶屏和电子取景器都完全流畅,而且取景采样像素足够多,画面不会像适马SDQ那样满是摩尔纹。前面也提到了全像素双核对焦算法也日趋成熟,虽然人脸识别眼控的细致度还没有达到索尼的高度,但跟焦性能是相当出色的,即便是F1.2的情况下,人像出片率高。

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PS:事实上佳能并不是没有设计高速传感器和传输电路的能力,电影机C700可以在38.1mmX20.1mm的17:9比例传感器上做全像素5952 X 3140 60p 12bit RAW输出,简单计算一下就是1604MB/s,也就是12832Mbps,所以需要使用独立的外置PCI-E总线记录器才能突破存储端的瓶颈,在这种情况下还可以实现4K ProRes 422HQ 60p 10bt,如果是CFast存储就要降到30p……所以商用端的技术储备是有的,下不下放,在什么产品什么节点上下放,下放多少就是另外一回事了。顺带一问:之前跟我抬杠说1DX2 MotionJPEG好用的那位,想明白为什么它不上ProRes、cDNG甚至RAW了么?

动态范围和高感与5D4基本相同,属于还算不错的范畴,但跟A7R3、Z7等还是没得比,而且现在的CameraRAW似乎也没有支持到它,以后有时间了再来分析吧。这也正好体现了在文章开头时我的观点:机身的性能是求稳,不寄往于大提升,但至少能与自家单反对齐,这个参考系对于佳能用户来说就很熟悉了。其他方面其实网上也都说得七七八八,一段时间使用下来对EOS R+RF 50mm F1.2的出片率有了很大的信心,其实我入手的是RF 24-105mm F4 IS版,但半个多月下来我几乎一致是RF50挂机,回头我再来看看这颗RF 24-105有没有什么看点……

续航方面真的被打脸了,EOS R真不是抬起反光板的1DX2,虽然用的还是跟5D4/6D2同款的E6N电池,但保持不拍时就关机、打开节电模式的习惯后,单次拍摄续航保守都在800张以上。

对了,关于使用方面还有一些细节,简单罗列一下,比如RF 50mm F1.2在AF-C时因为要不断对焦,镜身振动与响动非常明显;跟EF 50mm F1.2一样是内镜筒前镜组伸缩对焦,但需要加上滤镜才能变成内对焦,因此相对容易进灰:

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对焦是电动控制的,每次关机时内镜筒会自动收回到最内部;镜头盖很难盲盖,因为必须对准位置才能合上,有时候会不那么方便;EOS R视频虽然支持4K 30p 480Mbps、C-Log、HDR,但没有超采,所以视角裁切幅度还是比较大,画质只能说是中规中矩,从规格来说在当代全画幅无反端存在感依然不强……别的暂时没想到了,大家可以评论区问我。

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关于卡口直径的影响,昨天有朋友在其他文章下圈我解读这个问题,有很多人在质疑索尼FE卡口小,但实质上这与它能不能做好全画幅压根没有直接联系,一开始给的定调是“FE卡口直径小,光圈不能做大”,这时候简单复习一下F制光圈的由来好了,不想看可以跳过。 

阿贝老师告诉我们,如果一个物体的亮度是B,镜头透光率是T,于是成像的亮度E就有:

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C是一个常数,θ是与光轴平行且通过入瞳孔边缘的出射光与光轴的夹角,从近轴光学简单粗暴地来看,此时的sinθ就等于入瞳孔e的半径/焦距f,也就是sinθ=e/2f,代入上式后有:

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F制光圈就是f焦距/入瞳孔直径e,也是2sinθ的倒数,所以成像的亮度与入瞳孔直径e成正比,与焦距f成反比,用人类的语言来说就是e和θ越大、f越小,F制光圈就越大(注意体现为数值小)。所以在一定的焦距下想做大光圈,就一股脑把入瞳孔径做大就对了!

对于有光阑和卡口的透镜系统来说,产生最大入瞳孔径的位置就是刚好入瞳孔位置就在卡口上,因为如果在卡口前,入瞳孔径设计得再大最终也会被卡口挡住边缘。而且单反还受制于反光镜箱,镜头尾部不能探入到机身内部,因此理论最大入瞳孔径就是与法兰距相同焦距的薄透镜,因为薄透镜的出瞳与主面重合,无限远处对焦时像距=焦距=法兰距,就能到得到最大的入瞳口径,比如佳能EF法兰距是44mm,除以卡口内径54mm,可以得到44mmF0.8的理论上限,这是为什么当年佳能可以做出50mmF1.0的最大原因,作为对比,尼康的最大理论就只能做46.5mm F1.05。但注意,抛开电子结构的成分,早在1965年尼康就推出过Nikkor-S 1.2/55mm,1977年又推出了经典的Noct-Nikkor 58mm f/1.2,1978年还有Nikkor 50mm f/1.2,1981年再度更新AI-S版Nikkor 50mm f/1.2s……所以说“尼康不能做F1.2”就是错的,当然现在会受制于电子卡口和复杂部件,很难做出这一规格的自动镜头了,但限制它的显然不会单纯是卡口直径。

因为是透镜+光阑系统的规则,所以在无反上也是适用的,但因为无反法兰距短,卡口位置明显靠后,索尼FE卡口的光圈上限就来到了18mm F0.39,佳能RF卡口是20mm F0.37,尼康Z卡口是16mm F0.29,你说FE是不是不利于做大光圈,这么看相对是要比RF和Z的上限要低一些,但这种极限规格的镜头单凭光学材料的进步,在未来很长一段时间内也是做不出来的,所以拿卡口做极限光圈的文章就变成了神仙打架,对我们凡人基本没有意义。

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更何况无反还可以继续肆无忌惮的把后镜组伸出镜筒,让镜后距更短,更贴近传感器,RF50mm F1.2就是这样设计的。简单来说,无反做大光圈,卡口直径的影响已经微乎其微,所以大法想做现有级别的大光圈,比如F1.2之类的并没有的问题,事实上第三方也早就有F0.95了,卡口内径更小的徕卡M也早就有F0.95了(爱活网的文章把Noctilux-M 50mm f/0.95 “暗角吓人、边缘分辨率极低”作为小卡口原罪的论据,来,我们讲道理,EF大卡口50mm F1.2暗角和边缘也好不到哪里去,你给我解释一下为什么?所以这根本就是胡乱联系,而且这种出片效果极其依赖于主观审美的超大光圈标头,你跟我一脸严肃谈暗角和边缘?你是认真的么?)。

怒帖2张基于某索尼FE卡口机身的50mm F0.95全开照片!:

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关于卡口的下一个冲突点是:小卡口暗角大。传感器能“看到”的是镜头的出瞳像,出瞳位置越靠近镜尾,就能在边缘区域不被遮挡的前提下缩小法兰距(或镜后距,但注意区别),显然,单反因为法兰距长,出瞳位置天生相对无反更远,但像广角镜头出瞳先天就更靠内,这时候就需要加入大量镜片来把它往外推,不然出瞳就飞出镜头外面了,所以单反的超广比较难做到极致化(比如Hologon这种),无反化可以解决这个问题。但大家注意,这始终是设计端和制造端的问题,而不是直接影响用户端的问题。

无反卡口越小,出瞳位置的设计就越需要更靠后,这代表了什么?拿RF和EF的50mm F1.2来对比好了,直接观看时不难发现很明显左侧的RF出瞳孔径要小很多,这就是因为它的位置更靠后:

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而当我稍稍倾斜角度,出瞳位置靠外的EF开始出现遮挡(传感器边缘开始“看不见”镜头给到的光线),而RF却毫无影响:

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当EF已经完全超出出瞳视角之后,RF也依然能看到,当然,这个实验的拍摄距离,也就是肉眼作为传感器的法兰距太远了点,对于相机而言没有这么夸张,但RF镜头尾部与传感器的距离明显可以比EF更近,这就是出瞳位置靠后带来的结果,而索尼FE因为卡口相对小,所以出瞳还得更往后,否则容易被遮挡。

但出瞳靠后更近意味着边缘出射光线与传感器的夹角会进一步增大,从而影响边缘像素的量子效率,同时因为光程更长,角度更大,还会受余弦四次方的影响而降低照度,理论上这才是E卡口等小直径卡口需要面临的问题(这张图可以从光线进与出两个方向来看,进代表光线与传感器边缘夹角,出代表传感器能在多远的边缘“看到”出瞳孔):

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但这会是影响到用户的问题么?依然完全不是!目前的传感器在设计时就会考虑边缘光线夹角的问题,微透镜会采用位移补偿的方式来增加光子吸收率,而且最后一组镜片可以探入到卡口内,完全可以做在卡口后端做扩束设计,从而减小夹角(大卡口的RF系列就有不少这样的设计。其实即便是不探出,以全画幅对角线43.2mm的对角线长来看,如果能用尽卡口直径也是可以做到的,不过这对44mm的FE卡口确实有比较大的难度),再加上暗角在机内处理时就能非常大幅度地缓解,卡口直径大小也不是影响暗角、口径蚀的唯一变量(镜片直径、前口径都会影响),你可以再回头看看超大卡口RF 50mm F1.2口径蚀,是不是没有说的那么厉害?

所以综合来看,小卡口顶多就是比较容易限制镜头的设计自由度,以及对传感器和机内算法有相对更高的挑战,但真的想做的话,更小直径的卡口也都能做全画幅。卡口做大做小,与可不可以做、能不能做好全画幅相机和镜头没有直接联系,FE难道就没有好镜头了?大卡口意味着系统体积的剧增,一边摄影一边健身也不是谁都受得了的。说到底,很多说法都是带商业宣传的目的,透过现象看本质才是真。

============热爱学习的分界线===============

解读到了这里,把知识点梳理一下就能继续消化下面这些问题了:比如为什么单反镜头焦距越短光圈反倒是不容易做大?

不是焦距f越小越容易做大光圈么?这是因为一般来说,光阑的位置设计基本会选在靠近整个光路的最窄处便于简化机械结构,广角镜头前镜组的光路在反望远设计下都是非常扩散的,直到镜后部才会收敛,因此越是短焦距,光阑位置就越靠后,光阑以及随之而来的入瞳/出瞳也跟着靠后,而反望远的基本设计就是前组为多片大尺寸、高折射的凹透镜,从直观上来说就是缩小了原本就很靠后,相对尺寸较小的入瞳孔的像,也就自然缩小了入瞳孔的有效直径,而且越是广角缩幅就越大,造成F制光圈很难做大。

那真想做大该肿么办?最简单粗暴的就是整体物理增粗,举个例子:在结构类似、镜片数量相近的情况下,适马14mm F1.8为了增大1.3倍入瞳孔径,体型足足比佳能14mm F2.8粗了15mm、长了32mm、重了475克,但带来的好处就是通光量增大,大尺寸灯泡前组的引入让边缘画质变好,场曲得到有效控制、暗角也更小……当然,如果可以接受像场缩小的话,做大F值的难度就会下降一些,所以适马的DC镜头才有那么多看起来光圈规格很妖魔的镜头,比如16mm F1.4、50-100mm F1.8等。

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而无反在这个问题先天就更容易解决,因为法兰距较短,相同焦距的广角镜头反望远设计幅度更小,所以它自然也不需要使用特别大口径的凹透镜前组,入瞳孔径也随之容易做大,或者是整体体积明显更小,这方面对比上图的索尼12-24mm F4G和佳能11-24mm F4L就很清楚了。所以假如大家都想做11/12-24mm F2.8,小卡口的FE因为法兰距短,也比大卡口的EF更容易,小像场也比大像场更容易,前者做出来的镜头体积会小不少。

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饼干头是怎样做到的?

前面提到了与法兰距相同焦距的薄透镜可以实现理论最大光圈,显然,完全的薄透镜是不现实的,但如果稍稍做厚一丢丢,在接近法兰距长度的焦段上以Tessar等经典对称结构,就能设计出厚度非常薄的饼干镜头了。但薄就意味着镜片厚度有严格限制,也就自然不能做大直径,因此饼干头光圈都不大。

笼统的来说,焦距靠近法兰距的镜头体积最容易做小,越往广角长焦的两头就越难。而理论上大光圈的制作难易度也是以接近焦距法兰距的镜头为相对最低,越往两端越难。所以短法兰距的无反领域未来镜头群一定会出现不少小型化的广角大光圈镜头,而这,才是无反有利于做广角的真正原因。

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