现代摄影/镜头
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镜头是现代相机的重要组成部分。
有许多类型的摄影镜头，最常见的类别如下所述。（对于该主题的更技术性处理，您可能希望参考光学。）
相机镜头控制着拍摄场景中可见的部分。镜头包含许多镜头元件，一个控制对焦的机制，一个光圈光阑，一个单独的控制焦距的机制（仅在变焦镜头上），所有这些都位于一个防光筒体内。镜头可以接受滤镜附件以用于特殊目的。
镜头元件是弯曲光线以受控方式的单个玻璃碎片。每个元件都有其目的，无论是汇聚或发散入射光，调整对焦，还是减少误差。
每个额外的镜头元件都会稍微减少透射光的总量和清晰度。
相机镜头直接控制着场景中可见的部分——视角——而拍摄者选择拍摄的位置和方向。
视角与镜头的焦距相关——镜头对焦（在无穷远）的位置与“光学中心”之间的距离。焦距 (f) 以毫米表示 (例如 f=50mm)。较长的焦距会产生较窄的视角，而较短的焦距会产生较广的角度。
焦距与图像传感器尺寸之间的关系决定了镜头会产生更宽或更窄的视角。18mm 镜头在全画幅单反相机上可能被认为是广角镜头，但在紧凑型相机上可能会产生较窄的视角。
镜头允许用户对焦到场景的特定部分。机身可以提供自动对焦，以自动将对焦设置到场景中的目标。对焦可以由拍摄者手动控制，也可以由相机自动控制，由镜头和/或机身上的 M/A 开关选择。
根据设计，相机镜头最清晰地对焦在“焦平面”上——一个平行于胶片或图像传感器的空间区域。（这种设计受到移轴镜头的挑战。）从光学中心到焦平面的长度是“焦距”。在更好的镜头上，镜筒上有焦距标记。焦距不受焦距的限制——焦距发生在镜头光学中心的前面，而焦距发生在后面。
对焦范围通常从镜头处特定距离开始（广角镜头近至几英寸，长焦镜头近至整英尺），在近距离处缓慢前进，然后迅速加速到“无穷远”——远处物体将完美对焦的设置。一些镜头允许略微调整超出无穷远，以在远处减少景深。
镜头直接控制光圈，这是三种主要曝光控制之一。（感光度由图像传感器控制，快门速度由机身控制。拍摄者还可以控制场景中的光线量。）
光圈是镜头“光阑”或“虹膜”中的一个孔，位于光轴中心，并具有特定的直径。几个光圈“叶片”根据需要打开或关闭，以允许更多或更少的光线通过镜头。叶片的数量和形状有时可以在散焦高光中看到，令人愉快的形状被称为“散景”。
光圈的大小表示为焦距的分数 (例如 f/4.0)。对于 50mm 焦距的镜头，f/4.0 的光圈为 12.5mm；对于 200mm，f/4.0 为 50mm。对于计算曝光，此比率——更广为人知的是“f 值”或“f 档”——比绝对大小更重要，因为对于任何焦距，相同的比率都允许来自场景的相同数量的光线通过。f 值以 2 的平方根为基础按几何级数增长，因为照度随面积（二维值）变化，但直径是一维值。虽然最初的分档设置为一个完整的档——1/2 的系数——现代相机允许将光圈设置为半档或三分之一档。
更宽的最大光圈——有时被称为镜头的“速度”——需要更昂贵的设计和更高质量的镜头元件。长焦镜头可能具有f/2.0 的最大光圈。标准镜头和广角镜头可能接近f/1.0。虽然比f/1.0 更快的镜头是可能的，但光学和设计约束可能会导致不太理想的图像。
在严格的机械镜头上，用户通过旋转镜头上的调整环来设置光圈。当快门释放时，机身中的一个杠杆会推压镜头卡口中的一个杠杆，使光圈叶片闭合到选定的光圈设置。提供电子操作的镜头将通过第二个杠杆将控制权传递给机身。
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调整光圈控制着多少非轴光线可以进入相机。这具有控制焦平面之前和之后多少场景在焦点的副作用——这被称为景深。景深的大小由光圈的绝对大小决定，较小的光圈会产生更宽的景深，而较大的光圈会产生更浅的景深。因为长焦镜头通常具有更大的绝对光圈，所以它们通常会产生薄的景深。广角镜头可以使景深延伸到无穷远。
景深与焦距成正比。更近的对焦会减少景深。在相同的光圈尺寸下，更远的对焦会大大增加景深。景深可以延伸到无穷远，而不必在无穷远处对焦。一些镜头在镜筒上带有标记，指示给定光圈下的景深。
在构图时，镜头会保持最大光圈，让场景清晰可见。一些相机型号允许拍摄者预览景深；按下“景深预览”按钮会暂时设定光圈，同时保持取景器处于活动状态（而不是曝光传感器）。
景深也会间接地受到图像格式的影响。更大尺寸的格式需要焦距更长的镜头才能获得可用的视野。更小的格式可以利用非常短的焦距，并从更长的焦距获得更大的放大倍率，但通常可用的光圈范围更小。因此，智能手机或紧凑型相机比全画幅相机更难以捕捉浅景深。
发烧友和专业相机通常提供一系列可更换的镜头。镜头卡口使镜头能够安全地连接到相机并连接到机械和/或电子控制。因此，镜头卡口决定了哪些镜头与特定相机机身兼容。
当相机不用时，应将镜头卡口盖安装在上面，以保护安装表面和相机的内部腔室。虽然它通常是相机最坚固的部分，但镜头卡口仍然容易受到掉落或过度用力对安装镜头的损伤。
遮光罩可以为镜头的前面提供一些保护。遮光罩还可以防止光线从视野外进入镜头，从而可能导致眩光。
通过镜头前面的滤镜安装座，可以安装各种滤镜以用于特殊用途。
- UV/清透
- 一种清透滤镜，也可以滤除紫外线。胶片或传感器可能会捕捉到紫外线，就像它是可见光一样，从而在图像中造成雾蒙蒙的效果。
- 虽然额外的玻璃可能会增加图像缺陷的可能性，但滤镜也可以防止意外掉落和碰撞。破碎的玻璃吸收了可能损坏更昂贵的镜头或相机机身的能量。
- 偏振镜
- 一种滤镜，可以将光的透射限制在特定的偏振平面，该平面可以通过用户调节。这可以增加对比度并降低反射的强度（反射往往会偏振入射光）。滤镜也可能与偏振物体相互作用，例如数码屏幕和太阳镜。数码相机可能需要“圆形偏振镜”（CP）才能保持自动曝光和自动对焦传感器的使用。
- 中性密度 (ND)
- 一种滤镜，可以将入射光减少特定量。这可以作为控制曝光的备用方法，尤其是在需要更长的快门速度时。滤镜是中性的，不会偏向任何特定的颜色。这类滤镜通常以不同的密度提供，以曝光减少的档位数表示。对于没有可调光圈的镜头，可能需要中性密度滤镜。
- 一些 ND 滤镜可能是“分开的”，具有两个不同密度的区域，或者“渐变的”，具有密度递增的梯度。一些 ND 滤镜可能由两个偏振滤镜组成，可以通过改变它们之间的旋转角度来调整强度。
- 颜色
- 永久性的彩色滤镜，可以用于调整白平衡，添加弱或强的色调，或控制单色胶片的拍摄。
- 近距离对焦
- 可以安装在镜头上的放大镜，可以实现比原来设计更近的距离对焦。这些通常比专门的近距离对焦镜头便宜。
- 特殊效果
- 滤镜可以创建特殊效果，例如图案化的高光或柔焦。
虽然滤镜通常可以彼此叠加，但不要安装超过一个或两个，因为这可能会导致暗角。广角镜头可能需要一个特殊的安装座才能防止广角滤镜出现暗角。
各种附件会改变镜头的性能
- 耦合器
- 取代微距镜头，耦合器将两个镜头连接到它们的滤镜安装座。耦合镜头提供的放大倍率可以通过将安装在相机上的镜头的焦距除以耦合镜头的焦距来计算。相机保留对通常安装的镜头的控制，如果有自动对焦功能，则保留自动对焦功能。透光率会因两个镜头中玻璃的总和而减少。
- 延长管/环
- 通过增加镜头和像平面之间的距离来提供近距离对焦功能，但会以曝光和无限远对焦能力为代价。光圈的有效缩小也会导致景深缩小。延长管不会影响透光率，因为没有额外的玻璃。更好的延长管会保留对焦和光圈的连接。
- 适配器
- 允许安装为其他镜头卡口设计的镜头。
镜头具有各种不同的制造质量，更昂贵的镜头通常提供更好的性能和更耐用的结构。
一些镜头元件以额外的成本，使用诸如硼硅酸盐或萤石等特殊材料制造，或者使用非球面几何形状，需要特殊的生产工艺。这些有助于减少或消除由传统光学玻璃引起的缺陷。
调整对焦时，焦距可能会发生轻微变化，即使在预计焦距保持恒定的定焦/定焦镜头上也是如此。
镜头可以使用更便宜的“外对焦”，其中部分可见地从镜筒突出，或者使用“内对焦”，其中镜筒长度保持不变，可以安装更重的附件。
一些更便宜的变焦镜头在调整焦距时会发生不一致的速度。例如，70–210mm f/4–5.6 镜头在 70mm 时可能提供 f/4，但在 210mm 时下降到 f/5.6。
为了实现更快的速度，可能需要增加镜筒直径，这需要更大的镜头元件和更坚固的结构。
镜头不能完美地透射光线。它们可能会捕捉到场景中不存在的某些效果
- 光晕：强光源或反射周围的光晕。
- 眩光：由于可见场景中的强光照射而在图像中其他地方出现的形状
- 雾蒙蒙：对比度降低，有时是由于镜头起雾、过热或紫外线造成的。雾蒙蒙也可能是由相邻镜头元件之间的光学水泥分解造成的，需要昂贵的维修。
- 漏光：光线通过结构缺陷或不正确的镜头安装进入相机。
- 污点：由指纹和前面或后面的表面上的污点、相同位置的划痕造成的瑕疵。
镜头元件的设计和选择也可能引入各种误差
- 畸变：镜头研磨过程中的缺陷，以及由于球面镜头几何形状造成的偏差。
- 色差：颜色的分裂，与在光学棱镜上观察到的相同。
- 全内反射：光线在多个表面上不希望发生的边界，通常是由于涂层不足造成的。
- 暗角：视野边缘的透射率降低，导致图像的角部变暗。这些也可能是由遮挡滤镜造成的。
所谓的标准镜头弯曲光线的方式与我们的眼睛大致相同，因此提供具有正确比例的图像。它的焦距接近图像框架的对角线测量值。也就是说，对于标准的 35mm 格式全画幅相机，胶片或数码图像传感器上的图像尺寸为 24x36mm。对角线测量值为 43mm (sqrt(362+242))。大多数制造商生产的最接近的镜头是 50mm 镜头。格式与 35mm 不同的相机具有不同焦距的“标准”镜头——对于更大的格式，焦距更长，对于更小的格式，焦距更短。
- 35mm - 50mm（例如，尼康 Nikkor 50mm f/1.4、佳能 EF 50mm f/1.4、宾得 smc P-FA 50mm f/1.4、美能达 AF 50mm f/1.4 等）
- 645 - 75mm（例如，宾得 smcp-FA 645 75mm F2.8 等）
- 6x7 - 105mm（例如，宾得 smcp 67 105mm F2.4 等）
- APS-C - 30mm（例如：适马 30mm f/1.4）
您可以使用这张外部图表来比较不同胶片格式的镜头焦距。
广角镜头的视野比普通镜头更大。换句话说，它们通过捕捉更多周边区域，捕捉到相机前方的更多场景。然而，由于相机中胶片或传感器的尺寸仍然相同，更宽的场景在胶片或传感器上显示为略微扭曲：更大的场景“挤”在相同面积的胶片或传感器上，因此典型效果是每个物体都更小（因此看起来更远），因为图像现在“包含”了更多物体。随着每个物体变小，典型效果是物体看起来更远。你在汽车的乘客侧后视镜中看到的就是这种情况。这些镜子会产生广角效果，并通过使每个物体都更小来让你看到汽车后面更多的场景，因此那里通常会印有警示： “镜子中的物体比实际距离更近”。
有各种广角镜头，通过焦距来衡量。35mm 相机的“正常”镜头焦距约为 50mm，而广角镜头的焦距较短，例如 35mm 或 28mm。焦距越短，透视畸变越大。在极端情况下，有些广角镜头的焦距约为 10mm，使用“鱼眼”投影：可以捕捉到高达 180 度的视野。然而，最终的照片看起来高度扭曲，就像用银球反射场景的照片一样。这种类型镜头的名称可能是来源于人们想象鱼在水下的视野，或者图像在中心点周围扭曲，就像鱼眼的样子一样。
长焦镜头是指任何固定焦距镜头，其焦距比普通镜头更长（焦距比胶片或传感器的对角线尺寸更长）。这包括常见的子类型，即远摄镜头，它使用特殊的透镜来压缩镜头的长度。
这些镜头通过放大主体并将其隔离在取景器中，将主体拉近。这种类型的镜头非常适合运动和野生动物摄影，因为它们可以隔离主体。然而，这些镜头有一个缺点，即它们通常不适合弱光条件下使用。大多数长焦镜头的最大光圈只有f/4，因此不能让太多光线照射到胶片上，从而导致使用较慢的快门速度才能获得正确的曝光。这样做，摄影师会冒着由于自身移动而使图像模糊的风险。
记住一点，使用比所用镜头的焦距更低的快门速度时，尽量不要手持相机。这将有助于确保更清晰的图像。使用坚固的三脚架和遥控快门将在弱光摄影中提供很大帮助。
定焦镜头或定焦镜头）专为单一焦距设计，只有一个焦距描述符（例如 55mm）。定焦镜头可能比变焦镜头更便宜，简单的结构可以降低成本和尺寸。定焦镜头也可能使用更高质量的材料和改进的功能，例如更宽的光圈或几乎消除畸变。
变焦镜头是多焦距镜头。变焦镜头涵盖一系列焦距（例如 35-105mm），并且可以在此范围内持续调节。最宽和最窄焦距之间的差异有时可以用倍数来表示（例如 3 倍变焦），尤其是在消费级相机上。
变焦镜头可能具有独立的焦距和焦距控制环，或者将两者组合在一个控制套管中。变焦镜头可能局限于一小范围的焦距，或者可能能够在一个镜头中实现广角和远摄拍摄。当焦距范围为 10 倍或更大时，后者可能被称为“超变焦”。
变焦镜头的一个缺点是，为了实现一系列焦距，所需的焦距复杂性和镜头元件数量远大于定焦镜头。同样，每个镜头元件都会略微降低透射率和清晰度。
变焦镜头的另一个缺点是，镜头的最大光圈通常较低，因为相同的光圈必须适应整个焦距范围。这使得廉价变焦镜头在弱光条件下很难使用，除非使用闪光灯。由于设计限制，某些镜头在焦距范围内可能具有不同的最大光圈。
微距镜头允许将主体以 1 倍或更高的放大倍数拍摄到胶片上。这一定义受到了数码摄影的挑战，因为数码摄影可以制造越来越小的传感器，并且图像文件可以随意缩放。
虽然可以通过延长管、皮腔或反接环将普通镜头转换为用于微距摄影，但微距镜头提供了更好的光学特性并与相机上的控制功能集成。
微距镜头通常与近摄镜头混淆，后者允许拍摄比标准镜头允许的距离更近的主体的照片。
同样，普通镜头可以通过使用近摄滤镜转换为近摄功能，但专用镜头可能更有利。
也被称为透视控制 (PC) 镜头，这些镜头允许校正图像几何形状。当胶片平面不平行于主体表面时，这最有用，否则主体将呈现出收敛线（现实中平行的线将呈现为收敛）。一个典型的例子是，当相机向上倾斜拍摄建筑物时。收敛线的效果通常是不希望出现的，可以使用透视控制 (PC) 镜头来避免。它提供了通常只在风箱相机中可用的功能：镜头可以从光轴上移出（在上面的例子中：向上），从而使记录介质可以与主体平行（相机正交指向建筑物），并且主体呈现为无失真。
移轴镜头在机械和光学上比普通镜头更复杂，不提供自动对焦，并且相对昂贵。它们通常是广角镜头，在这种情况下，它们经常用于建筑摄影。较长的镜头通常用于产品或广告类型的影棚摄影。
折反射或反光镜镜头利用反射镜将光线来回反射穿过玻璃元件，第二个凸面镜元件充当负透镜，进一步扩展了光锥。结果是，镜头长度显著缩短，同时仍保持较长的焦距。当光线位于照片中失焦区域时，反光镜镜头会在虚化区域产生明显的甜甜圈形高光，因为中心被反射镜元件遮挡。主体或整个场景上不会出现这种孔洞，因为光线以与普通镜头相同的方式汇聚。
一种使图像略微柔和（即不太清晰）的镜头。这有时用于肖像摄影，以掩盖人物皮肤上的细微缺陷。为了适合这种目的，柔焦镜头通常具有约 80-100 毫米的焦距（对于 35 毫米相机），最常用于肖像作品。
与会破坏光线传输的柔焦滤镜不同，柔焦镜头是在光学上构造的，以实现边缘模糊和非常浅的景深。
术语 **鱼眼镜头** 由美国物理学家和发明家罗伯特·W·伍德在 1906 年创造，其灵感来自鱼从水下看到的超广角半球形视野（一种称为 *斯涅尔窗* 的现象）。它们最早的实际应用是在 20 世纪 20 年代，用于气象学研究云层形成，因此被称为“全天镜头”。鱼眼镜头的视角通常在 100 到 180 度之间，而焦距取决于它们所设计的胶片格式。由于不可能在如此广的角度下保持线性几何形状，因此鱼眼图像通常会捕捉到弯曲的几何形状和夸张的形式。
用于摄影的大批量生产的鱼眼镜头首次出现在 20 世纪 60 年代初，它们通常因其独特、扭曲的外观而被使用。对于流行的 35 毫米胶片格式，鱼眼镜头的典型焦距在 8 毫米到 10 毫米之间（用于圆形图像），以及 15-16 毫米（用于全画幅图像）。对于使用更小的电子成像器（如 1/4 英寸和 1/3 英寸格式 CCD 或 CMOS 传感器）的数码相机， “小型”鱼眼镜头的焦距可以短至 1 到 2 毫米。