镜头的变焦与变倍关系
镜头的变焦与变倍关系
在摄影和光学领域，变焦与变倍是两个经常被混淆的概念。本文将从基础的光学原理出发，通过对比定焦和变焦系统，详细解释这两个概念的区别，并配以初中物理实验和单透镜成像原理进行说明。
焦点和焦距
首先，我们回顾一下什么是焦点和焦距。初中的时候我们都做过这样的试验，拿一个凸透镜对着太阳光，在另一侧放一张白纸，不断改变透镜的位置，直至在白纸上观察到的光斑最小，最亮，老师告诉我们，这个最小最亮的光斑所在位置就是该凸透镜的焦点位置，光斑距凸透镜的距离就是该凸透镜的焦距。这是当时的我们能做的一种简单粗略的测量透镜焦点和焦距的方法。
其实质就是平行光经过理想光学系统后所成的像就是该光学系统的焦点。
如上图所示，当平行光AB入射进理想光学光学系统， 折射后光线CD与光轴交于点F’，F’就是无穷远处轴上物点的像点，被称为该光学系统的焦点。延长入射光线AB，与折射光线CD的反向延长线相较于一点，过该点做垂直与光轴的直线，焦点H’称为该光学系统的主点，主点到焦点的距离就是焦距。
定焦or变焦
注意这里提到的光学系统，不是只有单单一枚透镜的情况，光学系统可以是由一枚透镜组成，也可以是由多枚透镜组合而成。当只有一枚透镜的情况下，自然的它的焦点，主点位置是固定不变的，焦距自然也是定值。此时它是定焦的系统。而当光学系统是由多枚透镜组合而成时，如果不改变每一个成员的位置，也就是说如果整体移动这个透镜组合，那么不管把整体做前还是后的移动，该系统的的焦点，主点，焦距仍然是不会有任何变化的，此时它仍然是定焦系统；但是，当透镜还是那些透镜，我们改变了他们之间原本的距离的组合，此时进入系统的光线折射方向会发生改变，这也就导致了焦点，主点，和焦距的改变，那么这个光学系统也就是我们常说的变焦系统。
变倍
上面说了判断光学系统定焦还是变焦，主要看该光学系统的焦点，焦距有没有变化，拿到我们实际使用的镜头中来说，也就是当调节镜头的时候，该镜头的焦距是不是变化的。但是我们都知道大多数情况下所使用的镜头，都会明确标注焦距25mm，35mm，90mm等等等等。也就是说在调节该镜头的时候，焦距始终保持不变，调的只是放大倍率。对于一个普通的定焦变倍镜头来说，物体距离镜头的远近不同，则镜头对该物体的放大倍率也是不一样的，这个在之前的文章里也有所介绍，仍然拿我们初中学习的单透镜成像来解释最为便捷易理解，如下图所示，单凸透镜成像，当物体在两倍焦距处时，那么所称的像是与物体等大的；而当物距大于两倍焦距时，则成缩小的实像；物距在一倍焦距和两倍焦距之间的时候，则成放大的实像。
也就是说成像系统本身没有变化，它的焦点，主点，焦距什么都没变，只是改变了物体和它之间的距离，那么得到的像的大小是不一样的，也就是倍率改变了，这就是变倍的概念。
总结
以后当我们再拿到一只镜头,想判断它是变焦还是变倍镜头?很简单，看看焦距是不是变化的，如果焦距不是变化的，那么就知道了，在调节的时候，必定是里面的整组镜片一起移动的。而它虽然不是变焦的，但却可以是变倍的，因为可以对不同位置的被测物进行成像，此时放大倍率是不一样的。