镜头是照相机重要的组成部件，镜头好坏直接影响到拍摄效果。一架好的照相机可拥有不同规格的镜头，除标准定焦镜头外，好的广角镜头、长焦镜头和变焦镜头的价钱都比相机机身要贵。
　　
　　镜头的组成
　　镜头是由光学镜片和镜头筒组成的。光学镜片的作用是将景物成像在感光胶片上，而镜头筒的作用是将光学镜片按照光路位置固定好，并且与照相机机身准确接合。镜头筒上有光圈调节装置，有调节镜头距离的装置，变焦镜头还有调节焦距装置。自动对焦镜头筒上装有马达，电路是通过镜头卡口上的触点与照相机机身上的触点相连接的。如果照相机不带快门，镜头筒上还必须安装镜间快门。
　　
　　镜头的设计
　　设计制造一种镜头，首先要弄清楚是什么类型的镜头，是定焦镜头还是变焦镜头？是一般业余镜头还是高质量的专业镜头？最大光圈是多少？手动对焦还是自动对焦？用在什么卡口的相机上？市场价位大概定在什么位置上？要拟订出镜头技术要求。
　　根据上述技术要求方可进行光学系统的设计，通过电子计算机复杂的计算确定光学透镜的各种参数以及镀膜层设计数据。要确保镜头解像力、反差、畸变、色彩还原达到标准要求。
　　不同规格的镜头有不同的光学系统，如佳能普通标准定焦镜头由6片光学镜片组成，而佳能高级的大孔径标准镜头由11片组成，后者为了获得大孔径和高清晰度还用2片非球面镜头和4片高折射率镜片。一般讲在同等的条件下镜片数量多的镜片要比镜片数量少的镜头综合素质好。变焦镜头镜片数量还要多，如佳能28-105mm镜头是由15个镜片组成的。
　　接下来按照光学系统数据设计镜头筒，要保证光学镜片固定位置的准确，每个光学镜片的中心都重合在一个轴线上。光圈调节机构要灵活准确，变焦机构也要确保运动的镜头组相对位置准确，在不同焦距时其像面不能位移，调焦轮转动灵活，距离刻度准确，镜头组不能前后串动，镜头卡口与照相机卡口相匹配而且牢固。卡口上的电路触点与相机上的弹性触点接触良好。与照相机机身上相连的光圈收缩拨杆工作正常。设计镜头筒一般使用AUTO-CAD设计，要绘制出组成镜头筒每一个零件的生产图纸。一个普通标准镜头约有近百个零件。
　　
　　镜头的制造
　　光学镜片加工比较复杂。从光学玻璃材料厂采购的材料必须测定它的折射率，然后切割成豆腐块，再磨成圆片型毛坯。圆片型毛坯在光学冷加工机床上进行粗砂球面磨削、细砂球面磨削、球面研磨抛光，两面球面磨成象镜头一样的光度，球面半径偏差要小于4分之5毫米，球面越光越好，再安装在自动定位中心的磨边机上磨削外圆直径，外圆光度不能太高，否则会产生杂光影响影像质量。接下来是对需要 胶合的镜片进行胶合，最后一道是镀膜，过去老镜头由于当年技术限制只能镀单层膜，镜头色彩还原及通光性能不理想，如今好的镜头都镀多层膜，大大改良了镜头成像质量，使透光能力增加，杂散光减少，色彩还原准确真实，色彩的饱和度与透明度大大提高，镀多层膜镜头标有MC。镜片外圆边须涂黑色颜料，以防止反光。
　　镜头筒主体一般采用硬铝合金制造，用数控机床加工，光学镜片装在镜筒上用特制细圈紧固，靠近光圈的光学镜片由于空间小采用镜筒包边固定光学镜片，光学镜片之间的距离要求准确，装镜片镜筒零件同心度要好，镜筒内壁必须呈黑色不能反光，有的地方需要制散光纹。
　　光圈一般由5-8个光圈叶片组成，光圈叶片是由0.06毫米左右弹簧钢片冲制而成的，一个叶片上还铆上两个铜铆钉，一个铆钉作转轴用，另一个铆钉用作拨光圈用。为了防止光圈叶片反光，表面涂磷染黑处理，光圈表面和快门叶片一样，不能有油，有油会相互粘住妨碍正常运动。
　　调焦机构能使镜头拍摄不同距离的景物。标准镜头可以从0.5米调至无限远。镜头前后运动约5毫米，调焦轮转动140度，这样需要采用多头细螺纹来调焦，多头细螺纹制造比较困难，大多数工厂使用数控专用车床加工，每对多头细螺纹还需要精密研磨，以保证调焦舒适且不晃动。
　　自动对焦镜头的镜头筒就复杂了，镜头中还需装上马达和控制电路，佳能镜头是用超声波马达，操作快速而且宁静。
　　镜头装配必须在超净工作间进行，装配工人必须穿上白大褂和戴帽子，避免灰尘落入镜头里，所有镜头零件在装配前要进行超声波清洗，按照装配工序进行组合，镜片装入镜筒中要调整光轴中心位置，用星点仪检查，使每个镜片中心光轴一致。调焦多头细螺纹须加厚的润滑脂，不能溢到镜片和光圈叶片上，镜片组合前需将两个镜片面擦干净，一般使用带棒棉球沾上酒精和乙醚混合液擦拭，从中心部分旋转擦至镜片最大外边，镜片上不能有灰尘污迹。灰尘污迹会使透镜表面滋生霉菌，以至侵蚀镜片表面和镀膜层，甚至侵蚀了玻璃本身。
　　右图为德国蔡司定焦镜头剖面图，镜头光学系统由11片光学镜片组成，前端为第1片，是凹凸镜片，第2、3为胶合镜片，与第4第5片镜片组合成镜头前组，装在前组镜头筒上，分别用细圈固定，第6与第7片胶合为中间组，第9与第10片胶合与第8片和第11片装在后组镜筒上。光圈机构装在主镜筒上，后组镜筒拧入主镜筒后面细孔中，中间镜筒拧入主镜筒前端细孔中，前组镜筒再拧入中间镜筒前端细孔中。
　　装好的镜头拧入标准照相机机身上对焦，将无限远景物对焦清楚，使距离刻度盘上的无限远对准标线，拧紧调焦轮上的3个螺丝，然后镜头对准最近刻度距离勘察影像是否清晰，生产线上距离是看两端，用平行光管模拟无限远景物，用分画板制作近距条件，两点合格即可。
　　
　　镜头的检测
　　镜头要检查如下项目：
　　1、镜头焦距，用焦距仪检查。
　　2、相对孔径，标称光圈大小是否准确，用光圈面积仪检查。
　　3、物距刻度精度，用专制仪器检查，使物距刻度影像是清晰的。
　　4、成像质量，有以下三种方法勘察：
　　（1）、目测读数法。
　　镜头装在光学仪器上检查，用显微镜目测镜头分辨能力，光学仪器上装有解像力板，测出的单位是每毫米能分辨多少对线，目测比实拍对线数要高2组左右。
　　（2）、拍摄底片法。
　　镜头放在标准相机上对准解像力板拍摄，一般使用黑白底片，镜头开至最大光圈，底片标准冲洗后用30倍显微镜观看底片，分辨力单位也是每毫米能清晰分辨出黑白线条的对数。国家标准规定135照相机Ⅰ级镜头中心为36对线/mm，Ⅲ级镜头为28对线/mm。
　　（3）、光学传递函数法。这个方法比较全面，用光学传递函数仪测定。
　　5、杂光，用照相机杂光检查仪测试。
　　6、色彩还原，一般拍标准色板测试。
　　通过以上介绍，使大家知道制造一个镜头是很难的，要制造一个高级的专业镜头更难。
　　


　　
　　勾宝林
　　作者简介：
　　杭照所工程师，长期从事电影摄影机照相机设计，曾任中国照相机检验中心副主任。近期设计产品：120摇头相机，EOS微距倒接装置，617相机等。