佳能单反镜头知识

佳能单反镜头知识
EF镜头的基础知识
EF镜头名解读
EF镜头名由各种数字和字母等组成。

所有的数值和符号都有各自的含义，明白了这些含义就能大概了解镜头的特征。

镜头名大致分为4部分：①镜头的类型、②焦距、③最大光圈、④镜头特性。

另外其排列顺序也有规则，一般的镜头都是按①-④的顺序排列，如果表示镜头特性的符号较多，如EF 70-200mm f/2.8L IS II USM的镜头名，这些符号就依次排列在最后。

镜头种类
EF 适用于EOS相机卡口的几乎所有镜头均采用此标记。

如果是EF，则不仅可用于胶片单反相机，还可用于全画幅、APS-H画幅以及APS-C画幅数码单反相机。

EF-S APS-C画幅EOS数码单反相机专用镜头。

S为Small Image Circle（小成像圈）的字首缩写。

TS-E 可将光学结构中一部分镜片倾斜或偏移的特殊镜头的总称。

备有焦距分别为17mm、24mm、45mm、90mm的4款镜头。

MP-E 最大放大倍率在1倍以上的“MP-E 65mm f/2.8 1-5微距摄影”镜头所使用的名称。

MP是Macro Photo（微距摄影）的缩写。

焦距
表示镜头焦距的数值。

定焦镜头采用单一数值表示，变焦镜头分别标记焦距范围两端的数值
最大光圈
表示镜头亮度的数值。

定焦镜头采用单一数值表示。

变焦镜头中亮度不随焦距变化而变化的采用单一数值表示，最小光圈值随焦距变化而变化的镜头，有2个数
值分别表示广角端与远摄端的最大光圈。

镜头特性
L
L为Luxury（奢华）的缩写，表示此镜头属于高端镜头。

此标记仅赋予通过了佳能内部特别标准的具有优良光学性能的高端镜头。

USM
表示自动对焦机构的驱动装置采用了超声波马达（USM=Ultrasonic Motor）。

USM 将超声波振动转换为旋转动力从而驱动对焦。

IS
IS是Image Stabilizer（影像稳定器）的缩写，表示镜头内部搭载了光学式手抖动补偿机构。

II、III
镜头基本采用相同的光学设计结构，仅在细节上有微小差异时添加该标记。

II、III表示是同一光学结构镜头的第2、3代。

DO
表示采用DO镜片（多层衍射光学元件）的镜头。

其特征是可利用衍射改变光线路径，只用一片镜片对多种像差进行有效的补偿，此外还能够起到减轻镜头重量的作用。

其他
镜头种类反映其功能上的特征。

微距镜头一般是最大放大倍率为0.5至1倍（等倍）的镜头。

微距镜头中有可以进行等倍至5倍拍摄的1-5微距摄影镜头。

另外还有具有柔焦效果的柔焦镜头，以及拥有180°以上宽广视角的鱼眼镜头等。

EF镜头的基础知识
解读MTF曲线图
MTF曲线图显示的是镜头对对比度的忠实再现情况，纵轴表示对比度的优劣，横轴表示与成像中心的距离。

另外，图中10线/毫米的曲线越接近1（最大值）镜头的对比度表现就越好。

另一方面，30线/毫米的曲线越接近1，镜头分辨力就越高。

“线/毫米”这一单位的意思是，以1毫米宽度为单位，其中有多少根白/黑/白/黑的条纹。

比方说，10线/毫米的意思可以理解为在1毫米宽度的范围内排列有10条线。

MTF值的测试需要拍摄按照上述方式描绘的图表。

然后测量拍摄结果进行分析得出数值。

如果是变焦镜头要分别测量远摄端和广角端的MTF 值，根据所得数值可以大概掌握镜头性能。

蓝色的线表示光圈值F8时对比度与分辨力的曲线。

收缩光圈可以减少各种残存像差提高成像性能，对比度与分辨力都变得更高。

另外收缩光圈后彗星像差等影响也减少了，图像周边的成像性能变得更高，容易得到真格画面画质均一图像。

黑色的线表示最大光圈时对比度与分辨力的曲线。

最大光圈时易受到残存像差的影响，对比度与分辨力都比F8时的MTF值略低。

另外S方向与M方向的MTF 曲线越接近，说明镜头的表现个性越小，能够切实表现被摄体的同时，具有易拍出美丽虚化的特性。

10线/毫米的MTF值在0.8以上算对比度很好，可以说是成像通透的好镜头。

图中的实线表示拍摄线条从中心呈放射状的纹样（在图中用“S”表示）时的成像性能，虚线表示拍摄线条呈同心圆层层扩展状的纹样方向（在图中用“M”表示）时的成像性能。

另外30线/毫米的数值越接近1，镜头的细节成像能力越高，10线/毫米与30线/毫米数值的平衡决定镜头的最终画质。

10线/毫米的MTF值在0.6以上，画质尚可、实际使用没有大问题。

实拍中的对比度会受到光线或被摄体颜色等条件的影响，特别是好天气且空气清新的环境中外部因素的影响会变强，MTF值的大小就不能那么准确地表示实拍对比度的高低了。

另外，表示锐度的30线/毫米的MTF值越高，越能将小被摄体拍得鲜明。

但是如果被摄体形状简单，低MTF值的镜头也有可能拍出锐利的图像。

根据线的高度、形状及间隔
了解镜头特点与性能MTF曲线图的横轴相当于成像圈半径，横轴左端相当于成像中心，右端相当于成像圈圆周外端。

对比图表左右部分，更易了解镜头中心开
始各个方向上的成像性能。

另外，EF镜头安装在APS-C画幅机型上时等于截取成像圈中央部分，原来图像边缘为实际拍摄范围之外，因此横轴左端向右约11毫米范围外的数据可以忽略。

EF镜头的基础知识
解读镜头结构图
镜头结构图是镜筒内部镜片配置情况的图示，并且准确显示了各类镜片的形状。

另外按颜色区分了非球面镜片和UD（超低色散）镜片等特殊镜片，为了使大家更容易查看，设计时花费了不少心思。

与横线（光轴中心）垂直交叉的竖线表示光圈位置。

UD•超级UD镜片，非球面镜片，萤石镜片，DO镜片，SWC亚波长结构镀膜
EF镜头的技术介绍
萤石镜片
光线的折射率极低、低色散的萤石镜片，不仅具有卓越的红外、紫外线透过率，而且还能更好的清除影响拍摄画面锐度的色差。

佳能的技术实力：将萤石的特长发挥在镜头上
几乎没有色差的萤石(结晶)
萤石（Fluorite）是在高温时能够散发光芒的神奇石头。

由于它拥有夏夜飞舞的萤火虫一样的美丽色彩，因此被命名为“萤石”。

萤石是由氟化钙(CaF2)结晶形成的。

它明显的特征是折射率和色散极低，对红外线、紫外线的透过率好。

但值得关注的还有一点：它还具有一般光学玻璃无法实现的鲜艳、细腻的描写性能。

因为光线通过一般透镜产生的焦点偏离会出现颜色发散，使拍摄图像的锐度下降，我们称之为色差。

萤石镜片因为光的色散极少，几乎没有色差，所以最适用于摄影用的镜头。

但在自然界中几乎没有可用于单反相机镜头那么大的萤石，所以制造人工生成的萤石镜片可以说是人们长久以来的愿望。

萤石镜片加工过程
佳能在60年代末开发出萤石的人工結晶生成技术，并在白镜头、超远摄L镜头系列中采用了萤石镜片。

在单反相机镜头上使用萤石的只有佳能，因其描写的细腻性和高对比度，得到了全世界摄影师的高度赞赏。

萤石/超低色散镜片与一般透镜
比较
能缩短远摄镜头的长度
由于普通的光学镜片难以补偿画面弯曲象差，故此无法缩短长焦点远摄镜头的长度。

但通过采用低折射性的萤石镜片，即可在保持高画质的情况下，大幅度地缩短远摄镜头的长度。

EF镜头的技术介绍
超级UD镜片／UD镜片
佳能开发的UD(Ultra Low Dispersion=超低色散)镜片是具有低折射、低色散特点的光学镜片。

两枚UD镜片几乎能获得与一枚萤石镜片相等的高性能光学特性。

为了使更多的镜头获得理想的色散像差补偿
用于EF 70-200mm f/2.8L IS II USM的5枚UD镜片
虽然萤石具有理想的色差补偿，但因造价昂贵，在众多镜头上采用大型萤石镜片比较困难。

为此，通过采用两枚UD镜片，提高了二次光谱的消除效果，可实现几乎能与一枚具有卓越色差补偿性能的萤石镜片媲美的性能，它已在多款镜头中使用。

进一步提高了光学性能的超级UD镜片
佳能在开发了UD镜片后，再接再厉于1993年开发出大幅度提高UD镜片光学性能的“超级UD镜片”。

进一步地为镜头的高性能化和小型化做出贡献，广泛用于标准、远摄、超远摄等各种镜头。

EF镜头的技术介绍
研磨非球面镜片／非球面镜片
大光圈镜头的球面象差补偿、广角镜头的影像扭曲补偿、变焦镜头的小型化——非球面镜片是解决这三大问题必不可缺的技术之一。

超越球面镜片的卓越表现力
影像扭曲
在显现拍摄对象时，球面镜片会出现各式各样的“扭曲”现象。

单反相机的镜头通常由多枚球面镜片组合而成。

但无论技术如何进步，理论上球面镜片存在着无法将并行的光线以完整的形状聚集在一个点上的问题，因此，在影像表现力方面，必然具有一定的局限性。

为了解决大光圈镜头的球面象差补偿、超广角镜头的影像扭曲补偿、变焦镜头的小型化这三大问题，佳能在60年代中期开始进行非球面镜片技术的研发，确定了设计理念以及精密加工、精密测试的技术；并于1971年成功实现了世界首创的单反相机用非球面镜片的商品化。

超广角镜头的影像扭曲示例
左图为无补偿功能镜头所拍摄的照片，出现了桶形扭曲。

右图为有补偿功能镜头所拍摄的照片。

球面镜片的球面象差(左) 与非球面镜片取得的焦点一致性(右)
非球面镜片可实现球面镜片无法实现的并行光线1点聚集。

被称之为“理想镜片”的非球面镜片
过去，加工制造非球面镜片及其形状的精密测试极为困难，制造非球面镜片被认为是一种“梦想”。

如没有佳能的技术开发，可能就没有今天的高性能、高表现力的小巧镜头。

独特的研磨技术、批量生产加工技术
精密的非球面镜片
佳能在生产非球面镜片时，采用独有的具有0.02微米研磨精度的批量生产加工技术。

在1978年，还实现了高精度塑料成型的小光圈非球面镜片的生产。

随后，推出了大光圈玻璃成型非球面镜片，能够以较低的成本将之应用于单反相机的镜
头。

并且，还确立了在球面镜片的表面形成一种紫外线硬化树脂覆膜的复制非球面技术。

并且在EF镜头的开发、设计阶段，就根据各种镜头的种类，采用合适的非球面技术。

对拍摄点光源多的场景极为有效的非球面镜片
非球面镜片所拍摄的照片
球面镜片所拍摄的照片
在拍摄市街的夜景等点光源多的场景时，球面镜片因受球面象差的影响导致出现光点的渗色现象(见右幅照片)。

如是非球面镜片，即使是画面周边的点光源也能拍得清晰绚丽(见左幅照片)。

EF镜头的技术介绍
DO镜片
实现能与超高性能的EF镜头——“L镜头”相媲美的高画质和小型化。

DO镜片(多层衍射光学镜片)的魅力在于锐利清晰的表现力和精巧机身所带来的灵活性。

解决了色散象差等各种难题
DO镜片（多层衍射光学镜片）
如透过镜片的光线折射率出现变化，就会导致渗色(色差)，致使画质下降。

为了对其进行补偿，需要将多枚凸镜和凹镜组合在一起进行抵消。

为此，原来的远摄镜头及变焦镜头需要使用多枚镜片，导致镜头体积很大。

佳能率先开发出相机用“DO(Diffractive Optics)镜片(多层衍射光学镜片)”，成功解决了这些问题。

实现远摄镜头的小型轻量化
如使用的镜片数量增多，镜头体积就会变大，重量也会随之增加。

这不仅增加了拍摄难度，而且还会成为引起手部抖动的原因。

与仅用折射光学元件设计的定焦镜头的体积和重量相比，应用DO镜片的镜头体积与重量仅约为前者的2/3。

配有DO镜片的定焦镜头的小型轻量化
与400mm f/4镜头相比，通过配备DO镜片，实现了全长84.3毫米、重量920克的小型轻量化。

DO镜片的色散像差补偿原理
衍射光学元件与折射光学元件在色差上具有完全相反的性质。

DO镜片通过利用这些性质，从理论上实现了色差为“零”的镜头。

佳能独自开发的双层结构DO 镜片采用的是在玻璃镜片表面精密制成的衍射光栅以微米的精度互相贴近形成的层叠结构。

*微米(μm)：1μm等于100万分之1米。

DO镜片进一步向三层结构进化
双层结构DO镜片截面(左)
三层结构DO镜片截面(右)
随着不断的研究衍射光学元件的材料、形状及构造等，佳能成功开发出由三层衍射光学元件层叠形成的三层结构DO镜片。

射入的光线中不再会发生不必要的折射光，光线几乎能完全用于拍摄，由此实现了远摄变焦镜头的小型化。

EF镜头的技术介绍
亚波长结构镀膜SWC
解决了色散象差等各种难题
这是一种采用不同于普通蒸气镀膜原理以防止光线反射的全新镀膜技术。

镜头表面产生光线反射现象，是由于镜片玻璃和空气边界处折射率发生突然改变引起的。

反射能产生眩光和鬼影，影响图像画质。

为抑制光线反射，空气和玻璃之间的折射率应该逐渐减小。

如果在空气和玻璃之间有一种能够平稳地改变折射率的镀膜，那么进入镜头的光从空气到玻璃，或从玻璃到空气时，就不会产生很多的反射。

这就是亚波长结构镀膜（SWC）的防反射原理。

早在20世纪60年代人们就已经发现蛾的眼睛可以有效抑制光反射，原因就在于其眼睛不平的显微表面可以起到低折射率镀膜的作用。

亚波长结构镀膜（SWC）在镜头表面形成一个小于可见光波长的楔形显微结构，这种结构能够持续改变折射率，从而消除折射率会突然改变的边界，能够实现比蒸气镀膜更理想的抑制反射效果。

蒸气镀膜是镜头表面形成的一层小于可见光波长的薄膜，可以抑制光线反射，但随着光线入射角的增大，它的效果也会随之下降；而采用亚波长结构镀膜（SWC），即使光线入射角大，其防反射的效果依然出色。

佳能在EF 24mm f/1.4L II USM上率先使用了亚波长结构镀膜（SWC）技术，这项革新的技术对镜头特别是广角镜头，在抑制鬼影和眩光方面有着非常重要的价值。

EF镜头的技术介绍
影像稳定器
佳能率先在世界上采用影像稳定器(Image Stabilizer)，有效解决了手持远摄镜头进行拍摄等容易出现抖动的问题。

开拓新摄影领域的防抖技术
拍摄时的一大障碍就是“抖动”。

通常为了避免抖动，需要采用快于“1／焦距”秒的快门速度。

但如果在光线较暗的地方或使用低感光度手持拍摄时，就必须放慢快门速度，这样就容易使拍摄的画面模糊不清。

佳能独自开发的影像稳定器，通过采用将部分光学系统平行移动的方式对抖动进行补偿，从而减少因抖动造成的拍摄失败。

影像稳定器开启(左) 影像稳定器关闭(右)
影像稳定器
防抖单元
因抖动导致镜头偏移时，来自被摄体的光束就会与镜头的光轴产生偏差，导致图像模糊不清。

通过向光轴的垂直平面方向移动光学系统，根据镜头的抖动程度调节移动量，稳定保持光束的状态，完成对影像的补偿。

移位方式的抖动补偿原理
由振动陀螺检测抖动，
并根据抖动程度补偿画面。

检测抖动的是装在镜头内防冲击盒中的两个振动陀螺。

并通过小型轻量、并拥有卓越反应性和控制性的移动线圈，直接驱动补偿光学系统。

而且，补偿光学系统的位置是通过IRED(红外线发光二极管)及PSD(位置检测元件)检测、反馈控制的。

另外，IS防抖单元内还装有在抖动补偿结束后将补偿光学系统固定在中央的锁定机构。

由于取景器的图像不抖动，因此可以确认正确的构图和焦点：并且还可以根据不同镜头的特性进行适当优化调整，这是机身防抖功能所不具备的。

拍摄时，清晰可见被摄体，便于拍出稳定的高品质照片。

从广角到超远摄定焦镜头，佳能IS 镜头产品阵容强大，今后还一如既往地为您的拍摄需求提供新的方案。

防抖单元的结构
能够在使用远摄镜头的情况下手持相机拍摄
EF 70-200mm f/2.8 L IS USM 1/1500sec. F4
防抖效果约相当于快门速度的两档，它意味着能用300毫米的远摄镜头以1／60秒的快门速度手持相机进行拍摄。

而且，即使在选用防抖模式2或配备增倍镜的情况下，也能获得相同的防抖效果；同时，在近距离拍摄植物等或在不稳定的地方进行拍摄，乃至拍摄野鸟或动物时也能发挥良好的防抖作用。

应对水平移拍的“防抖模式2”
通常的抖动补偿模式是为拍摄静止物体而设计的，所以在水平移拍移动的被摄体时，取景器画面容易出现“回晃”现象，影响取景效果。

佳能的影像稳定器配有的“防抖模式2”，可在水平移拍等超出一定时间的较大晃动时，中断其方向的抖动补偿，这样就能稳定取景器画面，进而正确的进行取景。

由于这时IS影像稳定器继续补偿垂直方向的抖动，因此即使在水平移拍的情况下依然能够抑制垂直方向的抖动。

实现无抖动的水平移拍
水平移拍是在拍摄车赛或列车照片时常用的拍摄手法。

抑制超慢速快门时的手抖，能拍摄出有中心焦点的大冲击力场景。

还适用于难以预测被摄体动作的足球赛、橄榄球赛等体育运动及野生动物等题材的拍摄。

而且，一旦相机停止移动，只需2～3秒即可返回通常的抖动补偿。

EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS USM 1/80sec. f/14
EF镜头的技术介绍
环形USM／微型USM／超微型USM II
能以高扭矩、高灵敏度应对迅速对焦的超声波马达USM(Ultrasonic Motor)，操作时几乎没有声音，堪称理想的镜头驱动马达。

实现震惊世界的静音和高速的自动对焦
环形USM
佳能率先成功推出实用化的USM(超声波马达)。

通过将超声波振动转换成转动能源的这一崭新原理，实现了几乎没有操作声的静音镜头驱动马达。

1987年，佳能首次将之应用于EF 300mm f/2.8L USM，震惊了全世界的摄影师。

而且，还以低耗电量实现了高效、高扭矩、高灵敏度的高速对焦。

现在，几乎所有EF镜头均配备USM。

进一步进化的USM
微型USM(左)和超微型USM II (右)
呈圆弧形、便于装入圆形镜头镜筒的环形USM，不仅结构简单，而且具有极为卓越的驱动性能。

在-30℃至+60℃的温度范围中，均可正常工作，从容应对严峻的拍摄环境。

随后开发的是不受镜头口径限制的微型USM。

由于成本较低，能在更多的镜头上应用，进一步扩大了通用性。

并且，随着镜头本身的小型化，还开发出长度、重量均约为微型USM一半的超微型USM II，有望普遍用于今后的微型变焦镜头。

EF镜头的技术介绍
全时手动对焦
自动对焦后，可由摄影师进行最终的调焦。

单次自动对焦后，只需转动对焦环即可随时进行手动对焦。

实现震惊世界的静音和高速的自动对焦
配有全时手动对焦机构的对焦单元
EOS系统不断追求拍摄的自动化。

但在决定最终影像效果的问题上，EOS同样提供了可以发挥摄影师个人想法的系统结构。

配有环形USM(超声波马达)的所有EF镜头以及配有微型USM的EF 50mm f/1.4 USM镜头，采用了能够随时从自动对焦转换为手动对焦的全时手动对焦功能。

能充分发挥摄影师创意的全时手动对焦
在单次自动对焦后，摄影师可凭借自己的感觉调整微妙的焦点。

例如，故意将焦点调得稍微模糊一些，从而拍摄出理想的照片。

EF镜头的技术介绍
后部对焦／内部对焦
能够在保持镜头外形精巧的基础上，实现更为理想的对焦。

并且，由于滤镜安装框架不会转动，所以拥有卓越的偏光滤镜操控性。

原有对焦技术的局限性
普通单反相机镜头的调焦方式，不仅有“全群移动对焦”（将镜片系统整体沿光轴移动），还有“前群对焦”（仅移动前镜片群）。

由于全群移动对焦方式因拍摄距离不同导致的像差变动较小，所以几乎所有定焦镜头均采用这种方式。

但如远摄镜头等，随着镜头口径的增大，重量增加会导致操控性的下降，这是它的缺点。

而前群变焦则是主要用于变焦镜头的方式，具有结构相对简单的优点。

但针对大倍数变焦、镜头小型化等问题却有一定的局限性。

实现理想的舒适对焦
各镜头配备的后部对焦、
内部对焦示例(概念图)
佳能为了解决这两种方式所存在的问题，开发了用于远摄、超远摄镜头的后部对焦／内部对焦方式。

它是通过将镜头口径分为多个局部，移动最后部分或中间部分镜片群的对焦方式。

主要应用于EF 85mm f/1.8 USM、EF 100mm f/2 USM以及焦距在135毫米以上的远摄、超远摄镜头群等。

对于广角镜头的EF 14mm f/2.8L USM、EF 20mm f/2.8 USM、EF 24mm f/2.8，则采用兼具浮动对焦效果的后对焦方式。

另外，还在变焦镜头中应用后对焦。

对于变焦镜头，有用前镜片群以外的镜片群进行对焦的方式，以及将前群分为两个部分，用后半部分的镜片群进行对焦的两种方式。

后部对焦／内部对焦方式的主要特点
1.
由于是移动体积较轻的镜片群，所以能极为轻快敏捷地进行手动对焦，并能实现迅速的自动对焦控制。

2.
即使在对焦时，镜头全长也不会有变化。

可实现镜头整体的一体化结构，从而提高了坚固性。

3.
可在更适宜的部位配置对焦环，即使在对焦时该环也不会前后移动，带来卓越的操控性。

4.
实现了镜头整体的小型化。

5.
与原有的普通对焦方式相比，可实现微距拍摄距离的压缩化。

6.
对焦时，由于滤镜安装框架不会转动，因此具有卓越的偏光滤镜操作性。

佳能为了便于理解，称移动光圈叶片后方(胶片面一侧)部分镜片的方式为“后部对焦”；称移动光圈叶片前方(被摄体一侧)，与前镜片群之间部分镜片的方式为“内部对焦”。

EF镜头的技术介绍
防水滴防尘结构
佳能在部分超远摄镜头及L型变焦镜头的镜头接口部位采用橡胶垫圈等防水滴防尘的高性能结构，以满足专业摄影师在严酷环境中进行拍摄的需求。

在严酷的拍摄条件下依然能发挥卓越的性能
对专业摄影师而言，单反相机用的镜头是重要的拍摄工具。

他们要求即使是在野外风吹雨打、灰尘飞扬的恶劣拍摄环境条件下，镜头也能保持不变的高性能。

在EF 300mm f/2.8L IS USM等超远摄系列以及L型的变焦镜头中，佳能采用了在镜头接口部位增加能堵塞与相机机身之间缝隙的橡胶垫圈的防水滴防尘结构；并在对焦环、焦点预设播放环等可动部位也采取相应的防水滴防尘措施。

此外，相机的操控面板以及背面的插装滤镜插槽的接口也使用了橡胶材料，提高了相机细节部分的防水滴防尘性能。

为了不断扩展摄影领域，进一步提高功能
对于EF 24-70mm f/2.8L USM等镜头，在变焦环以及焦距拉放部位也采用了防水滴防尘结构。

佳能为了进一步扩展摄影领域，力争创造能适合在各种环境条件下高精度、舒适拍摄的耐用性能。

能在雨中拍摄体育运动；或在沙尘飞扬的沙漠等干旱地带进行拍摄；又或在原始森林及山岳地带等严酷条件下进行拍摄。

※本机构虽然具有一定的防水滴性能，但是如果在雨天拍摄时，请尽量不要将本产品淋湿。