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变焦镜头的故事
时间: 2006-12-2     来源: 中国摄影在线     作者:

  变焦镜头的历史源远流长,比一般人所想象的深远得多、事实上,它诞生的时候,摄影术尚未进入实用阶段。早在1834年,英国数学家彼得·巴洛就已经提出在伸缩式望远镜的目镜组内加上一块负透镜(发散透镜),“使加长的透镜可以调节.从而能够以任意比例改变其放大率,甚至毋须使透镜离开眼晴或者使视线离开目标。” 
  巴洛对可变放大率的“随意调节”式望远镜的这一构思终于在1890和1891年开花结果,分别由一位英国人、一位法国人和两位德国人发明了实质上十分相似的可变望远镜头。 
  这些可变望远镜头受到普遍的欢迎。但也存在着若干严重的缺点。每逢改变镜头的放大率(焦距),相机都要重新对焦。而且,随着焦距的加大,镜头的有效光圈值还会逐渐变小。从而使曝光控制变得格外复杂、不过,最严重的缺点还是影象的质量会因此而显著变化,无法与普通镜头比拟。 
  到了1902年,查尔出·C·艾伦才初步解决了上述问题。这位美国光学家因而取得了第一只真正的变焦镜头的专利权。艾伦的专利是在两块固定镜片之间加入一块活动镜片。当这块活动镜片离开前镜片时,可使焦距缩短;反之,当移向另一方向时可使焦距增长。在最短和最长的位置上,焦点可保持相同。在中间位置时,焦点虽有所偏移,但是,只要使用较小的光圈值,这点偏移还是可接受的。 
  世界上第一只现代化的变焦镜头(25-80毫米f/2.8Busch Vario-Glaukar)是1932年由德国光学家赫尔穆特·瑙曼为西门子的16毫米活动电影摄影机而设计的。这支变焦镜头的结构颇为复杂,由8块透镜分6组构成,后面有一段固定不动,由两组独立活动的镜片分别完成变焦和对焦功能。其中的一组称为“Variator”(变焦透镜),可由前到后作直线运动,以改变焦距。另一组活动镜片称为“Com pensaor”(补偿透镜),位于镜头的前部。它的移动轨迹是偏心的,先向前,然后再偏移,借以保证影像在任何焦距位置时都具有正确的焦点。这种形式的焦点校正方法由于使用凸轮来维持所需的非线性移动,所以称为“机械补偿法”。从50年代起,镜头设计师开始逐流改用“光学补偿法”。这种系统主要是利用两级以上的内镜片一齐作同步移动(而不是分别移动),来改变焦距和完成焦点补偿。 
  变焦镜头的光学结构比较复杂,因此更容易引起内部反射(重影)和雾翳。这两种弊病在40年代至50年代因防反射镜头镀膜技术的发展而有所改善。采用镀膜技术之后,设计师便可以比较放心大胆地设计含有大量空气/玻璃界面的光学系统。贝蒂奥特和祖马公司(分别开设在巴黎和纽约)在此期间曾为开始成长的电视工业研制过光学补偿式变焦镜头。1946年,祖马牌电视和电影摄影机的变焦镜头开始有3:1的变焦比了。 
  祖马公司的弗兰克·巴克博士在1958年设计了世界上第一只照相机用变焦镜头。这只36—82毫米f/2.8的VOigtlander Zoomar是为用于35毫米单镜头反光相机上而在德国制造的。它当时是最新式的光学补偿或变变焦镜头.因此相当巨大和笨重。 
  1963年,尼康推出了机械补偿式变焦镜头Zoom Nikkor 43~86毫米f/2.8,这是第一只真正大众化的相机变焦镜头。当时,尼康公司解释道“这只变焦镜头的设计目的是用于体育摄影以及要求高速度和使用方便的及他方面。如果首先注重影象清晰度,则最好选用我们的定焦镜头”。 
  机械补偿法能够收复失地,是因为它可以使变焦镜头设计得更加轻盈小巧,具有更佳的焦点补偿效果,而且便于镜头设计师进行巧妙的光学校正。所采用的有关技术,诸如防反射多层镀膜和极低色散的特种光学玻璃等,对今天的变焦镜头的优良质量和小型化亦有很大的贡献。目前,有些产品在影像质量上和定焦镜头已非常接近,有的在体形及重量上已几乎和50毫米标准镜头一样了。 

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