这不是一篇摄影教程：拜托，别再说你不懂镜头了！（三）
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各位，又见面了。
没想到吧，这个系列还有第三部分。
在聊完焦距和光圈之后，你可能已经迫不及待想要拿起相机出门拍照了。这个“拜托，别再说你不懂镜头了！”系列本来也就应该终结了。
但是......没有凑够三个是不是总觉得哪里怪怪的......
没错，我就是在开玩笑。
今天要聊的是镜头的最后一个参数：视场（角）和像场（角）。
关于这个话题，如果你看过一些摄影教程，你可能会发现，很少会有人把它单独拿出来说，甚至只字不提。原因很简单，即使你对这个概念完全不了解，只要掌握了光圈和焦距的知识，也毫不影响你拿起相机拍照。
但是，不要忘了，这不是一篇摄影教程。藏着掖着可不是我的风格。
闲话休止。
视场（角）？像场（角）？
在开始今天的主要内容之前，我们先普及一下关于透镜成像的基本知识作为铺垫。已经学习过几何光学的读者可以跳过。
（以下讨论以理想情况为前提，即：薄透镜、单色光、无像差、介质均匀。）
我们平常最常用到的镜头叫做“折射式镜头”，顾名思义，它们的工作原理是：将物体发出或反射的光线，经过透镜的折射后射出，再在感光介质表面重新汇聚成像点。
所谓折射，是指光在经过两种不同介质（如空气和光学玻璃）的交界面时，传播方向发生改变的现象。关于其原理，内容较多，这里不赘述。
光线的折射
通常镜头中使用的透镜有凸透镜和凹透镜，它们的表面形状通常是球面的一部分，所以称为球面透镜（也有非球面透镜，此处不讨论）。
透镜的表面
（阴影部分为透镜的截面形状）
从透镜一个面射入的光线会在透镜的两个表面发生折射后射出，射入的光线和射出的光线通常方向不同。对于凸透镜，整体表现为，将入射光线“会聚”，凹透镜则相反。而摄影镜头虽然是由许多片透镜组成，但是整体表现为会聚光线，因此在研究其成像时可以用凸透镜近似等效替代。
我们平时能看见东西，都是因为物体发光或是反射光线。对于物体上每一个物点，它们发出或是反射的光线经过镜头折射后都会聚成一个与之对应的点，称为像点。无数个这样的物点产生无数个像点，这些像点的位置与物点一一对应，于是像点组成的像，与物点组成的物一一对应，这就是成像。因为像点之间的相对位置关系与物点是一样的（鼻子不会跑到耳朵上），所以在分析成像的时候只需要选取几个代表性的物点，分析它们的成像，就能通过位置关系确定整体的成像。
理想薄凸透镜成像
（中间两端有箭头的是凸透镜，通过A、B点的成像就能确定AB间各点的成像）
上图里通过透镜“中心”且垂直于透镜的轴称为透镜的主光轴，轴上的F和F'点称为焦点，其意义在于：通过该点射入凸透镜的光线，经过折射后传播方向与主光轴平行；相反，根据光路的可逆性质，平行于主光轴的光线经过折射后会经过焦点。
另一个特殊的点是主光轴与透镜“中心”的交点，称为光心。从从图中可以看见，通过该点的光线传播方向不发生改变。
科普结束。
正式讨论之前，还要进行一点说明：前面的讨论中，我们画出了物点发出的多条光线来描述它们的汇聚情况。我们知道像点是各条光线的交点，也就是说每条光线都经过像点。为了简化模型，在接下来的讨论中我们只选取一条光线——通过光心的光线（传播方向不变）——来描述成像的情况，则像点一定在这条光线上。具体请看下文。
所谓像场与视场，其描述的就是镜头能“看”到的景物的范围。我们在关于焦距的文章中说到过：
“焦距越短，拍到的东西越多，景物越小；焦距越长，拍到的东西越少，景物越大。这就是不同焦距的镜头带来的最大的差别。”
这是我们对于像场与视场最初、最直观的感受。
我们知道，实际的摄影镜头都不是一片单独的透镜，而是有一组透镜和外部的镜筒构成的。由于镜筒在轴向是有一定长度的，这样就导致一定范围以外的物体发出的光线会被挡住而没有办法透过镜头射出。
镜头的简化光路
从这张简化的光路图里可以看出来，在A1B1之外的物点发出的光，其发出光线基本没有受到阻挡，像点亮度高；而A3B3之外的物体发出的光线完全被阻挡，不成像。二者之间的景物所成的像亮度逐渐下降。考虑到镜片是圆形的，不难想象从平面拓展到空间的情况。
现在假设我们把照相机上的镜头拧下来，准备一个非常大的暗箱，把镜头安装在暗箱的前面。我们站在暗箱里观察镜头的成像。显然，这就相当于进入照相机的内部观察。
你能看到的景象大概是这样的：
镜头成像的亮度分布
图片里越亮代表此处光线越强。可以看到，从中间向边缘成像的亮度逐渐下降，直到影像消失。
圆形黑线内的像点对应前一张图中的A1B1之间的物点，成像亮度高且各部分相差不大，称作基准像场。它的大小只与镜头有关，反映的是镜头能够清晰成像的最大范围，是体现一枚镜头素质高低的重要因素。把感光介质放在此区域曝光，得到的照片上各个部分亮度均匀，这是理想的情况。黑色方框为实际感光介质的形状，称为有效像场，即实际被记录下来的影像的范围。使用不同大小的传感器，有效像场会发生改变。
有效像场相对应的实际景物的范围就是有效视场。有效像场对角线两端与光心的夹角称为像角；同理，有效视场对角线两端与光心的夹角称为视角。在一般情况下，物方和像方空间都是空气，折射率相等，则视角与像角相等。
如果底片或传感器大于镜头被设计出来的最大有效像场，那么拍出来的照片四角的亮度明显低于中心部分，即出现“暗角”。相反，如果小于，就不会有什么不良影响，反而可以使影像亮度更均匀并减少像差（通常镜头在像场边缘的成像质量会下降，使用小的感光介质相当于裁去成像质量差的一部分影像）。因此对于传感器大小不同的相机，在选购镜头时需要稍加注意：全画幅（大）机身不能使用专为APS-C画幅（小）设计的镜头；而反过来则没问题。
全画幅镜头，图片来源：尼康（中国）官网
APS-C画幅镜头，图片来源：尼康（中国）官网
（两款镜头基准像场大小不同）
现代的摄影镜头的基准像场通常都能够涵盖相应的图像传感器，可以将暗角问题控制得很好（不是绝对）。所以对于拍摄者来说，像场（角）的意义不大。我们更多地需要考虑的是视角不同带来的影响。
从上面的讨论里可以看出来，视角的大小与感光介质的大小密切相关。使用小的传感器就相当于从镜头的像场里“截取”一小块。和大传感器相比，如果把照片放大到相同的大小，则小传感器放大的倍率更高，这就相当于使用更长焦距的镜头产生的效果。反映在照片里就是景物被“放大”了。所以，使用同样焦距的镜头，在不同大小的传感器下的视角是不相同的。例如，50mm镜头在APS-C画幅上的视角大约相当于75~80mm镜头在全画幅镜头上的视角。
以上就是关于摄影镜头的三个主要的参数的讨论。希望你看完这些文章后，不要再说，你不懂摄影镜头了......
本期内容就到这里，更多内容请看下期文章。
参考文献
[1]沙占祥.照相机的构造与使用[M].北京：长城出版社，1985.5
[2]钱元凯.摄影光学与镜头[M].浙江：浙江摄影出版社，2005.12
