标题：几款定焦、变焦镜头"口径蚀"的差异

"口径蚀"是任何镜头无法避免的一种现象，由于它的存在或多或少地对影像产生一定的影响，它也是镜头众多特性中的考量之一。

口径食的产生原因

我们知道，在通过镜头获得一个取景范围内的景物，能够在胶片上成像而被纪录下来。在考察取景范围内的景物通过光圈时的状况，可以通过下图示意说明.当位于画面中心附近的一个对焦实点，可以不受任何遮挡地通过光圈面上的任何点而在胶片上成像.但是位于画面边缘的对焦实点，在通过光圈面时仅仅有一部分光路通过，而另一部分由于镜桶的前沿的遮挡而无法通过光圈面到达胶片上。或者说进入镜头前端镜片的光线无法通过整个光圈面，而是通过光圈面的其中一部分到达胶片。其结果导致了胶片上画面边缘的亮度下降，俗称暗角。

其实通过简单的观察很容易体验到它的存在.将机械光圈设定为接近全开的位置，如果从镜头正面观察镜头内部的光圈的话，能够看到整个光圈叶片，而偏离一定的角度观察的话，仅仅能观察到大部分光圈叶片，其中一部分叶片被镜边缘遮挡.显然，实际上偏离一定角度就意味着对应于胶片画面的边缘，此时通过光圈到达胶片上的光线显示为橄榄球型(亦称月牙形).当随着光圈的收缩，渐渐能看到全部的光圈叶片，此时对于着通过光圈到达胶片上的光线显示为圆形，镜头边缘的遮挡随之消失，口径食得以改善甚至被消除。

另一方面边缘亮度的降低可以用数学公式表述：S=k*(cosA)的四次方.k是针对某镜头系数;A为画面边缘像点偏离光轴的角度；对于画面四角而言，A等于该镜头视角的二分之一。这种亮度的降低与收缩光圈无关，即使收缩光圈也无法改善。

通常一些公布的镜头参数当中包含了MTF曲线以外，还公布变形率曲线和边缘亮度衰减曲线. 边缘亮度衰减曲线包含了cos的四次方法则与”口径食”综合的结果。可以看出，越是广角镜头，暗角越严重。

望远镜头中"口径蚀"带来的问题

虽然望远镜头中存在暗角现象，但是由于视角比较小，往往它不太引人注目，但是有时它以其他方式显示出来.以下列人像照片为例，背景中的光斑并非显示完整的圆形，而是月牙形，它的作用很容易为人们所注意，有损美感。由此看出，对于望远镜头而言，背景存在高光亮点时，"口径蚀"在很大程度上左右背景成像的效果，影响观感。

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针对"口径蚀"对背景光斑虚化效果的影响，在此通过实际拍摄和比较画面边缘的光斑虚化形状，试图讨论收缩光圈的影响，以及变焦和定焦镜头之间的差异。镜头焦距(或者合成焦距)选择180毫米至210毫米之间.本次测试采用的镜头为：

Nikkor AF Zoom 80-200mm/2.8(New)

Nikkor E Zoom 75-150mm/3.5(测试150mm端)

Nikkor Micro ED 200mm/4D

Nikkor Mirco 105mm/2.8 + Kenko AF 2X Conversion

Contax Sonnar T* 180mm/2.8

光斑使用电脑屏幕产生，对焦距离为2米，光斑位置距离相机3米使得胶片上能够获得一定程度的虚化成像.拍摄使用手动模式，全体保持EV一致。样本如下所示，全体一致考察位于画面中心(Center)与左下角(Edge)的光斑形状。

(1) 画面中心与边缘的光斑形状以及光圈对改善"口径蚀"的作用

下列照片显示变焦镜头Nikkor AF 80-200mm/2.8(New)的200毫米端，在不同光圈下，中心与画面边缘光斑的形状.可以看出，在任何光圈下画面中心光斑形状均匀，而边缘由于"口径蚀"产生缺口光斑.并随着光圈的收缩，画面边缘的缺口光斑形状得到改善，在光圈2.8时缺口最为严重，收缩至f8(从开放收缩3档)时依然存在微小的缺口，收缩至16才能获得较为完整的圆形.而光斑缺口形状显示出很强的规律性，即缺口位置都处于来自画面中心的放射线上.另一方面，仔细观察当光圈从开放的2.8收缩至4後，光斑缺口的方向发生反转。

(2) 两款变焦镜头的比较

下图列出Nikkor E 75-150mm/3.5的150毫米端画面边缘光斑。通过与Nikkor AF 80-200mm/2.8(New)的200毫米端的结果比较可知，在光圈3.5时形成缺口，但是不如后者F2.8时那么严重，与后者F4时形状相当，收缩至f5.6(从开放收缩1.5档)已经可以获得较为完整的圆形。由此可以看出，即使都是变焦镜头，两者之间依然存在差异。如果依照边缘获得完整圆形光斑为评价内容的话，不论从光圈开放收缩档数来看，还是绝对光圈F值，Nikkor E 75-150mm/3.5都为胜出。

至于为何象Nikkor E 75-150mm/3.5这样廉价的镜头在”口径食”特性方面反而优于高价的AF 80-200mm/2.8呢？虽然在整体素质上后者无疑优于前者。我推测原因来自两个方面：

其一，前者的变焦比较小，在设计上不存在太大的环境约束；而后者为了达到恒定光圈2.8的大幅度变焦比，在设计上环境的约束要大的多，没有那么多自由度。也可以说AF 80-200mm/2.8的设计是向一种极限挑战。在获得镜头一些主要指标的同时，牺牲一些次要指标也是不可避免的。

其二，从观察镜头光圈叶片中可以看出，镜筒长度与镜头前端镜片直径(或者滤镜尺寸)也影响到”口径食”。显然，镜筒长度越小，滤镜尺寸越大，对改善”口径食”的效果越明显。

(3) 三款定焦镜头的比较

下图列出Nikkor AF Micro200mm/4，Nikkor AF Micro105mm/2.8+Kenko X2(合成焦距210毫米)，以及C.Zeiss SonnarT*180mm/2.8画面边缘光斑的比较.可以看出该三款定焦镜头在光圈全开都存在口径食，这也是说明任何定焦镜头存在口径食的一个佐证.各款镜头在收缩光圈后对口径食的改善程度上存在一些差异，但是没有本质上的差异，在光圈F5.6时光斑缺口完全消失，不同镜头收缩档数为1档或者2档不等.其中很有意思的是微距105mm镜头在连接2倍增距镜後，即使光圈全开也依然没有出现”口径食”。

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(4) 定焦镜头与变焦镜头的比较

可以看出，相同焦距的变焦镜头不仅在最大光圈下口径食比定焦镜头严重，而且随着光圈收缩其改善程度要比定焦镜头差很多。比如象佳评如涌的恒定光圈2.8的望远变焦镜头80-200mm/2.8在光圈收缩3档後依然无法消除”口径食”，而一般的定焦镜头仅仅收缩1档至2档即可完全消除”口径食”。这种差异可以原因可以理解为相同焦距的镜头，变焦镜头的镜桶较长，其前端对于画面边缘的遮挡程度也较为严重。所以，奉劝那些使用大光圈拍摄者，在背景存在高光亮点的时候，并非光圈越开越好！特别是那些大光圈变焦镜头的使用者！

(5) 结论

(A) 恒定光圈2.8的望远变焦镜头80-200mm/2.8在光圈收缩3档後依然无法消除”口径食”，而一般的定焦镜头仅仅收缩1档至2档即可完全消除”口径食”。

(B) ”口径食”将对背景成像产生不良影响，特别是背景存在高光亮点时更为显著。