聊两个烦人的镜头设计缺陷：场曲与离轴
玩机小胖2018-01-17 12:07
说到镜头缺陷，可能大家想到的是什么暗角、紫边、畸变，但这些问题大多都是可以通过机内校正来解决的，而今天我们要聊的这两个缺陷恰恰都是机内无法处理，甚至后期都无法搞定的麻烦事儿，它们的共同特点就是使照片里原本应处于同一成像面的被摄物，却不能实现相同的成像锐度，比如下图：
这是一张光圈24mm F5.6的照片部分截图，可以很明显地看到这张照片的左右两侧锐度完全不同，而且不同得很异常，明明处于相同的成像平面，但右侧却明显比左侧模糊许多。熟悉移轴镜头的朋友可能察觉到了，这效果跟移轴非常类似，而这个现象就叫离轴。离轴现象源自于因装配不佳或外力碰撞导致的内部镜片偏移，哪怕偏移不到1mm，也会导致严重的光轴偏离，下图是正常镜头的光路，从物（绿色块）到像（重新聚焦点），都是位于镜头光轴（虚线）之上：
而一颗存在离轴问题的镜头的光路图是这个样子，注意图中框出的内部镜片：
与前一张正常镜头的内部对比不难发现，这块框出的镜片位置偏移了一小部分，导致从它开始的后半部分光路出现了明显的偏移，像最终没有结在它对应的光轴点上，因此造成了照片一侧清晰而一侧模糊的现象，如果说上面的样张还不够清晰的话，下面这张图应该可以很明显看出左右标靶的锐度差别了：
事实上移轴镜头的摇摆功能利用的其实也就是这个原理：移轴镜头是两段式设计，前镜组可以通过有意的摇摆来实现光路偏移（基本结构可参照上图，框出的部分刻意摇摆）。但移轴镜头的摇摆或偏移都是功能性的，应拍摄需求而程度可控的离轴效果，正常状态下它依然是一颗成像平面与CMOS平行的镜头。
这就是移轴镜头最经典的应用之一：玩具相机功能。实际上现在很多手机滤镜APP也能实现，不少相机也有模拟玩具相机功能，所以这并不真正是移轴镜头摇摆功能的主要应用点。既然说到了这里，就顺便说下它正确的打开方式吧。
在拍摄腕表的产品图时，客户要求全部的照片都要清晰地看清楚整个表盘，但客户又要求不能所有照片都是表盘正面面向镜头。所以，在拍摄表盘侧面构图时要满足客户要求，你想到的可能就只有缩光圈了，但即便缩到F8，可能得到的也是下面这种效果：
显然表盘并没有全都在焦内，右侧已经开始出现虚化，这种情况下只能再进一步缩小光圈，但很快你可能又会遇到衍射问题导致成像锐度大减。怎么办？这就是移轴镜头摇摆功能发挥作用的时候了，这张照片就只需要开启实时取景并放大对焦点，一点点把镜头向左摇摆，直到完全清晰后按下快门即可搞定，得到的就是如下效果：
光圈等参数以及构图都不需要改变，但表盘完全在焦内，客户要求达成！这才是移轴镜头摇摆功能最擅长的领域，事实上佳能前段时间推出的TS-E 90mm/50mm，应对的就是商业产品拍摄的这一市场，基本上对于移轴镜头来说，广角主打偏移去畸变，长焦专攻摇摆拍静物。
但你肯定不会喜欢一颗永远处于摇摆状态的镜头，因为那会对你的拍摄体验造成明显的影响，因为离轴是镜片位置精度的问题，所以实际上大多低价或高变焦比的镜头多多少少都会遇到，很多时候可以通过缩小光圈来缓解。但如果是在一些大光圈定焦上发现这个问题，比如小胖的富士XF 23mm F1.4，毕竟大光圈才是这类镜头的卖点，缩光圈感觉非常不值，不缩光圈可能把妹子拍得一半脸清晰一半脸模糊，也很尴尬，这个时候就挺让人心烦了。
除了离轴这个问题之外，此前小胖在公差那篇文章里也吐槽过佳能14mm F2.8L II的场曲问题，顾名思义，场曲就是即便是对着标靶等平面物体拍摄，也只能在对焦点位置实现高锐度，从对焦点开始到边缘，锐度呈规律状态起伏或单调降低。
场曲在大多数镜头里都存在，但最明显的还是老结构的广角镜头里，而且场曲有两种不同形式，分别如下图所示:
第一张图是最简单也是最容易理解的场曲，也就是对焦点锐利，其余部分逐渐松散，但实际上大多现代镜头的场曲都呈现为图二的形态：对焦点与边缘锐度高，其余部分成像松散。在佳能14mm F2.8L II上呈现出的就是这种效果。区分场曲与离轴最简单的方法就是拍摄与焦平面平行的平面标靶，如果发现有1个位置锐度偏低，而画面中其他3个对应位置的锐度也低，那就是场曲，否则就是离轴。换句话说就是场曲是以对焦点为中心呈规律环状的，离轴是单向倾斜。
其实从镜头MTF图就能看出它是否存在场曲，或者场曲现象是否严重，下面是14mm F2.8L II的MTF图：
可以很明显地看出好几条测试线对都呈现“W”型波动，这就是很典型的场曲表象，以小胖的经验来看，想要最大程度避免场曲就得猛缩光圈，14mm F2.8L II在拍摄风景时，小胖基本上都会以F10甚至更小光圈来展开工作，而且还会把对焦点瞄准场景中距离最远的物体，这样就能基本保证整张照片的锐度了。
这两个问题虽然相对轴向色散、球差等问题来说可能不会那么出名，但却是很多镜头都会遇到的问题，在拍摄特定主题时就会体现得非常明显，小胖就是在正经拍照的时候被这问题给烦到了，才有了此文，关键是有时候当离轴或场曲偏高时，缩小光圈都不会有太大的作用，如果真的是这样，那就尽早送修吧。
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