相机镜头为什么这么贵，30和30000元的镜头有什么区别？

本视频作者：柴知道

其实，也有又轻、又小，还很便宜的相机镜头。我们买过一款最大光圈 1.4 的 50mm 定焦镜头，只要 30 多块钱。当然，更多的镜头是你我买不起的。比如徕卡这款同规格的定焦镜头要三万多块钱，够买三块 512G 的 iPhone 12 Pro Max ，凑齐九个镜头，高效致贫。

 

相机镜头为什么这么贵？又为什么如此笨重？

 

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摄影是光的艺术。相机通过感光介质记录光线信息，镜头的作用，就是汇聚光线。但要准确地收集光线并不容易。早期的相机镜头只有一片凸透镜。当光线通过时，会向内折射并汇聚在一点上，形成一张上下颠倒的图像。只要正确对焦，理论上你就能得到一张清晰的照片。

 

如果现实和理论一样完美，那么这支只用一片镜片的 33 块钱定焦镜头，便应该是名副其实的牛头。但当你真的用它拍照时就会发现，它拍出来的照片是这样的： 

 

这种实际成像与单一透镜理想成像之间的差距叫做「像差」。对于只有一片凸透镜的镜头来说，影响最大的像差是「球差」和「色差」。球差是指通过透镜中心光线汇集的焦点，与通过边缘光线汇聚焦点不同的现象。它是造成成像边缘模糊的主要原因之一。

 

色差则分为「位置色差」和「倍率色差」两种，主要原因是光的色散。在同一介质中，不同波长的光行进速度不同，导致折射的偏折角度有所差异，这就是色散，和太阳光被三棱镜分散成彩虹是一个道理。

 

所以白光在通过凸透镜时，红光和蓝光的焦点并不重合，物体成像的边缘就会出现色斑，这就是「位置色差」。而由于不同单色光的折射率也不同，在通过凸透镜后，它们的放大倍率也不同。所以即便校正了位置色差，单色光的放大倍率差异仍然会使同一物体的像大小出现差异，影响清晰度，这就是「倍率色差」。

 

你在拍照时看到的紫边、彩虹边等现象，不少就是由倍率色差导致的。

 

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无论是球差还是色差，都是凸透镜本身的问题。而解决问题的方法——是加更多的透镜，实现「像差校正」。最简单的思路，是在凸透镜的一侧增加一块凹透镜，组成常见的「双合消色差透镜」。

 

这两片透镜由两种色散能力不同的材料制成，组合在一起后，后方的凹透镜可以抵消前方凸透镜产生的色差，让不同波长的光聚焦到同一个平面上。

 

此外，光线在通过凹透镜时，产生的球差与凸透镜恰好相反，所以这一组合就能让光线精准汇聚于一点。而在球差和色差之外，相机镜头还需要面对多种难缠的像差。这需要把更多的镜片搭配在一起才能勉强解决。

 

比如历史上最著名的镜头结构之一「快速直线结构」，就是通过四片两组完全对称的设计，让左侧镜片组产生的多种像差，在右边自动校正。采用这种结构的镜头几乎不会产生畸变，在当时广泛用于建筑和风光摄影。

 

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为了对付各种相差，如今就连这种手机镜头也有 5-7 枚镜片。这款拍得更远的长焦镜头，有 17 片镜片。至于变焦镜头，基本都是十几片起步。但问题是，组合堆积镜片不光会增加体积和重量，还可能带来新的像差。

 

比如许多广角和长焦镜头在拍摄时的畸变，就是因为不同透镜对同一物体不同部分的放大倍率不同，导致成像边缘变形。

 

要想减少畸变，只能优化镜片组设计，或者增加特殊的非球面镜片校正，或者用更好的光学玻璃来制造镜片，这些都会增加镜头的体积或重量，同时推高设计难度和成本。所以这些畸变小的高品质广角或长焦镜头，基本都身型庞大，售价高昂。

 

而像这种能容纳极广视角的鱼眼镜头，能通过物理方式矫正透视的移轴镜头，能放大微小细节的微距镜头，对镜片组的设计要求就更高了。

 

所以相机镜头之所以又大又沉，一方面是为了获得更大的通光量，另一方面也是为了塞下更复杂的结构，实现更好的画质，满足更苛刻的需求。

 

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而在镜片结构之外，镜头还需要靠多层镀膜来提高透光率，同时避免光线的在镜头内的多次反射所形成的「鬼影」或「眩光」；添加防抖模块，让你手持几斤重的设备也能拍出清晰的照片...

 

总的来说，相机镜头是设计成本极高的产品。多年以来，厂商们主要依靠物理手段去驯服光线，只是为了在最终的成像质量上，实现普通人甚至难以感知的微小提升。

 

而愿意为此花钱的人，毕竟不多。比如佳能从 1987 年起开始生产 EF 系列镜头，花了 27 年总共卖了 1 亿支镜头，是最畅销的镜头群。而 iPhone 手机在 2007 年发布后只用 4 年时间，就轻易达到了这个小目标。高昂的生产成本，加上相对较小的用户群，共同推高了这些镜头的价格，只有专业人士或者不差钱的大师才愿意烧钱。

 

而在镜头厂商们用物理手段在光学道路上死磕的同时，智能手机又从另一个维度挤压了镜头市场。从2012年至今，拍照的人越来越多，但镜头的出货量却连年下降。其实，手机同样要面临相机镜头面对过的一切光学难题。不过年轻人不讲武德，它们可以用更高效且讨巧的算法去解决问题。

 

通过基于各类算法的计算摄影，你的手机在大部分场景下已经不输传统相机，它们可以应对光比极大的场景，通过后期软件做出类似的鱼眼、移轴效果，可以通过激光测距模拟出逼真的焦外虚化。更棒的是，它们随时都在你的手边，而拍到了什么，比拍得的画质有多好，更加重要。所以我们自己，也逐渐放弃了那些又大又沉的相机镜头。

 

更何况，手机可以帮你美颜、磨皮，甚至换头，而相机镜头的光学素质越强，越能把你脸上的痘痘、油光和陨石坑一个不落地记录下来。更真实，不等于更受欢迎。

 

不过，在某些时刻，你身处一片广阔的草原，远方飞过一群候鸟；一个孤独的深夜，你看着天上的银河；人生中第一次在花丛里，看见一只蜂鸟。

 

在这些时刻，也许你会和我们一样，怀念那些吃灰多年的笨重镜头。

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