微距镜头是一种用作微距摄影的特殊镜头，主要用于拍摄十分细微的物体，如花卉及昆虫等。
你若安好，便是晴天。
一般来说对摄影而言超过1倍的放大倍率就可以称作为超微距10倍以上就算是进入显微领域了但为什么大多数单反镜头顶多就做到1倍鲜有镜头能做到1倍以上就以老蛙FF 25mmf/2.8 ULTRA MACRO 2.5-5.0X和V-DX 60mm F2.8 2X MACRO这两颗国产超微距镜头为例来进行解析吧
简化一点来谈超微距的设计和理解需要解决好几个关键点有机械结构方面的也很多有效值会发生变化的规格比如焦距视野光圈等等它们各自又有很多延伸推论逐步聊聊吧
首先是机械结构上根据透镜公式1/f=1/u+1/v可以变化出以下式子
在一个固定焦距f的镜头下像距v与物距u的关系是一条双曲线当u从无限大逐渐降低时v的增幅会比较缓当放大倍率突破1倍也就是突破u=2f=v时v的增幅就会开始非常迅速地提升而v的增加意味着镜组必须往前推在老蛙的这两颗镜头上均能看到这样的现象FF 25mmf/2.8 ULTRA MACRO 2.5-5.0X从2.5倍转换为5倍时内镜筒会足足伸出57mm而V-DX 60mm F2.8 2X MACRO从无限远往近距离对焦时内镜筒会在镜身内往前推动
换言之当放大倍率超过1倍时镜头会很明显地前伸尤其是需要照顾全距离可成像的话难度就更大了所以老蛙也只做到了2倍2.5-5倍款就变成了固定放大倍率设计它俩的区别在于V-DX 60mm F2.8 2X MACRO的放大倍率是无限小到2倍也就是你可以从无限远处开始对焦但FF 25mmf/2.8 ULTRA MACRO 2.5-5.0X只能从2.5倍到5倍放大倍率的范围内进行对焦也就是工作距离仅限于40-45mm如果要做成全距离对焦镜头长度会超过200mm而且很难克服暗角问题
这也就自然代入了下一个疑问为什么焦距是25mm用更长的焦段直观上不就能避免暗角问题而且还能延长工作距离便于布光了么事实上根据放大倍率m的公式有
移项后可以得到
看出问题了么如果用长焦距也就是加大f随着放大倍率的提升像距v也会随之高速提升镜头会越深越远比如佳能MP-E 65mm 1-5x Macro在5倍放大倍率时长度就轻松超过了200mm因此越是高放大倍率焦距越短相对就更容易设计
根据这个公式顺道也可以纠正一个常识增大放大倍率一定要缩短拍摄距离也就是传感器和被摄物之间的距离么当然不一定传感器与被摄物之间的距离其实就是像距+物距因此增大像距的同时缩短物距就能在机身与被摄物都不移动的情况的提升放大倍率V-DX 60mm F2.8 2X MACRO的1.5倍与2倍放大倍率都是在18.5cm拍摄距离下完成理由就是如此
除此之外还有关于有效焦距的问题对于内对焦或移动前组对焦的镜头来说我们简单假设是由2片焦距分别是Fa和Fb的镜片组成两者间的距离是d那这个复合镜组的整体焦距f就是
也就是说d缩小也就是往微距端进行对焦时f会随之降低因此当下的微距镜头基本都会有对焦距离越近有效焦距越短的现象
但如果你拿一颗微距镜头对准无限远处再手动把对焦点往近距离旋转这时候你会发现取景范围实质上是变窄了不是焦距会变短么为什么视角反倒变窄了参考下面这张简单凸透镜的示意图
焦距f像距v传感器对角线半长d红色线对应的镜片位置为对焦于无限远处时其对应的θ就是视角的一半tanθ=d/f全视角就是
当往微距端对焦移动时镜组前移黑色虚线代表了当下视角变化此时的tanφ=d/vtanφ小于tanθφ小于θ而且直观上也不难发现视角变小了其实这也就是比较知名的呼吸效应但需要注意的是当代微距镜头在仅移动前组甚至内对焦的情况下可以有效抑制视角变化的幅度对于上面这个情形来说的解决方案就是在对焦过程中缩小镜组的焦距补偿视场角实现像面的像高不发生变化很多电影镜头会采用这样的设计但对于民用镜头来说呼吸效应依然是大量存在的所以才会有焦距变短视野反倒变窄这种特殊情况
为了让会往外伸出的镜组不会造成整体重心偏移的问题所以FF 25mmf/2.8 ULTRA MACRO 2.5-5.0X佳能MP-E 65mm 1-5x Macro等超微距镜头的内镜组基本都是前小后大式设计（同样的逻辑可以做成前后大小一致但成像圈更小的镜头应用于更小的画幅）所以它们的孔径光阑（也就是光圈）都非常靠前出瞳也自然更靠前虽然对于薄透镜来说出瞳入瞳是相同位置但实际镜头并不会是如此而且出瞳入瞳存在一个比值也就是出瞳孔径/入瞳孔经对称结构镜头的出瞳入瞳比是1一般而言与法兰距接近的焦距镜头出瞳入瞳比大于等于1长焦镜头小于1（出瞳小于入瞳从镜头尾部看比从镜头前面看光阑孔更小）广角镜头大于1设出瞳入瞳比为p那么与有效光圈Fe镜头光圈Fl放大倍率m之间的关系就是
虽然对于内对焦或移动前组对焦的镜头在对焦时入瞳出瞳位置与大小都可能会随之改变所以这个式子并不能用于精确计算但至少可以看出一个趋势m/p始终会是一个正数因此随着放大倍率的增加有效光圈始终是在变小的除此之外有效光圈还可以通过像距/入瞳孔径来算出但注意有效光圈影响的仅仅是抵达传感器的光辐射量也就是只会影响快门速度（也就自然会影响到信噪比动态范围当然也可以通过提高ISO来补偿）但不会对景深造成影响
换言之放大倍率越高的镜头在拍摄时就需要更强的照明读取噪声更低的机身以及稳定的脚架和微距滑轨云台下面是5倍2.5倍（来自FF 25mmf/2.8 ULTRA MACRO 2.5-5.0X）和2倍1.5倍1倍（来自V-DX 60mm F2.8 2X MACRO）放大倍率拍摄同一物体的样张
光圈均为F8ISO 6400可以看到随着放大倍率的增大快门速度也会随之放缓这就是有效光圈的影响可以看到5倍与1倍之间像边长已经是对应物边长的5倍假设被摄物是一个正方体那意味着该视角下像方面积是物体投射面积的25倍所以一颗37.5mm X 37.5mm的i7 8700K在FF 25mmf/2.8 ULTRA MACRO 2.5-5.0X镜头下的像尺寸为187.5 X 187.5mm在V-DX 60mm F2.8 2X MACRO镜头下则是75mm X 75mm
接下来聊聊这两颗镜头FF 25mmf/2.8 ULTRA MACRO 2.5-5.0X成像圈可以完全覆盖全画幅传感器作为金属镜身镜头它的体积比想象中小巧不少直径最大的位置就是卡口位置收拢的情况下长度82mm重400克这个规格比佳能原厂MP-E 65mm 1-5x Macro要小不少而且5倍放大时长度只有后者的一半出头搭配1DX2看起来很好玩
机械控制光圈环在最前端F2.8-F16可用考虑到有效光圈的问题我一般用F8/F5.6可用通过改变取景角度来尽量规避长纵深从而让被摄物更大程度处于景深内通过逆时针拧对焦环来让内镜筒伸出增加放大倍率总体来说操作起来是比较方便的
画质表现很不错至少在3000万级带低通的传感器上看也是相当不错的像场比较平没有明显的场曲微距主题下也几乎不会受色差的影响焦内也很实（前提是一定要准确上焦）常言道物距无弱旅从技术的角度来看微距镜头大多光学传递函数都比较高再加上对焦距离近哪怕角分辨率设计不是很高但也因为物距近相邻物点之间的间距大所以更能清晰分辨物体细节这就跟把书拿近一点看得更清楚是类似的道理但微距的拍摄准备过程有时候甚至会比拍摄本身的复杂度还要高有耐心是一个大前提
V-DX 60mm F2.8 2X MACRO同样是金属材质打造本身是APS-C画幅镜头不过设计为可用于全画幅相机如果把它当做微距镜头使用时不会有影响可以完整覆盖全画幅传感器但往远处对焦时会出现比较明显的暗角
为什么同一颗镜头只是改变对焦位置就会产生这个问题事实上单纯看镜头而不看视场光阑的话它的像场（又叫成像圈）是会随对焦距离和光圈的变化而变化的如果玩过一些大画幅老镜头会知道部分镜头像场或视角会随收缩光圈而变大而从对焦位置以薄凸透镜来看有下图理论关系（佛系画图不是特别精准理解即可）
最左侧的蓝色长竖线为被摄物两条经过镜头中心的黑色细线是这颗镜头的像场边界也就是说像场圆周与透镜中心决定了一个正圆锥当镜头对焦在无限远处时v=f此时的像就在焦点处也即半径为r的蓝色短竖线但当它的对焦距离拉近时v增大而u减小像面来到了最右侧的黑色长竖线位置这时候可以看到放大倍率已经超过了1f/r=v/RR=v/fr显然这个差异会随着微距倍率的增大而增大在无穷远处对焦会产生一颗镜头最小的成像圈而V-DX 60mm F2.8 2X MACRO这种2倍放大镜头在最大放大倍率时有v=2u=3f所以有R=3r像场面积相比无限远处时直接增大了9倍注这是理论算法实际会有差距但完整覆盖全画幅并没有问题
V-DX 60mm F2.8 2X MACRO本身的操作是很方便的不过镜头前开孔是开放式设计需要加一片62mm滤镜才能变相地实现内对焦因为它可以兼顾无限远处对焦因此在像差校正上需要做的工作相对比较多难度并不小其中畸变校正就是需要加强的一个方面拍摄规则排列的CPU陶瓷贴片电容时就很容易看出明显的枕形畸变因为缺乏机内校正文件所以必须要后期手动拉稍稍有点麻烦
单论使用便利性V-DX 60mm F2.8 2X MACRO的优势比较明显毕竟倍率相对不那么变态对光线条件机身性能的要求相对没那么高也能很快速地进入到拍摄状态准备工作更简单加之价格相对也比较便宜因此它的适用面无疑要更广一些
老蛙这个品牌有意思的地方就是擅长在特种领域找到独特的玩法单就单反镜头就有零畸变广角12mm F2.8 Zero-D前端防水的探入式广角微距FF 24mm F14 2X Macro Probe广角微距移轴15mmF4.0 MACRO 11等等相当有特色的产品但就微距来说就玩了不少花样与其在超大光圈镜头上做噱头不如抓住摄影玩家好奇心来做出独到性就是老蛙的品牌调性
当然在做工和装配细节上还是稍稍欠缺一点比较明显可以看到内部点胶的痕迹金属镜身在磕碰后会相对容易掉漆但瑕不掩瑜作为国产镜头近年来崛起得比较迅速的品牌老蛙在国际上也有着比较多的拥簇这种模式很聪明对整个行业来说也是好事希望能再接再厉做出更多好玩好用的新产品来
下期应该会做佳能RF 24-105mm F4L IS的套机镜头测试还是老规矩有兴趣的可以来留言区谢谢各位大佬的支持
最后放两张5倍样张微观世界其实有时候看起来还挺恶趣味的
猜猜这是啥
篮球打气枪的针孔头大家可以按画幅约莫算算它的物理直径是多少
再猜猜这个看起来有点恶心的东西是啥作为重庆人没想到我几乎天天都在吃的这玩意儿居然长这样