“套頭”是鏡頭中最普通，但又最特殊的一種。說它普通，是因為它作為套機鏡頭出現，價格低廉，性能一般；說它特殊，是因為它采用典型的現代變焦鏡頭結構設計，頗具代表性，同時也是保有量最大、使用頻率最高的鏡頭。因此套頭是一個非常好的樣本，通過它我們可以了解當前變焦鏡頭的結構和工作原理。我們拆解的這支佳能EF-S 18-55mm IS Ⅱ鏡頭來自國內銷售的600D行貨套機，通常被俗稱為“二代套頭”。屬于沒有超聲波馬達的國際市場版[日本本土銷售的版本有超聲波馬達]。本文以這支鏡頭為例，通過實物拆解為你揭開鏡頭工作時的那些小秘密。
鏡頭里有多少鏡片？
提起鏡頭的內部結構，很多人可能首先會想到一大堆鏡片從鏡筒里跳出來，也許還有很多精巧復雜的機械零件。其實不然，鏡頭中的鏡片雖然多，但已經被提前組裝成前、后兩組，前組主要負責對焦，后組負責變焦。這是現代工業模塊化設計思路的一種體現，便于鏡頭裝配和維修。
EF-S 18-55mm IS Ⅱ究竟有多少鏡片呢？前組中包含4片，后組中包含7片，一共是11片。這些鏡片根據功能在邏輯上又被劃分為9組，就是我們經常在鏡頭光學結構介紹中看到“幾組幾片”的描述。從鏡頭的光學結構圖來看，以防抖鏡片為界，左側為前組鏡片，防抖鏡片和右側的其他鏡片共同組成后組鏡片。前組鏡片由于尺寸較大，雖然數量少，但重量要明顯超過后組。EF-S 18-55mm IS Ⅱ的后組鏡片中包含一枚非球面鏡片[圖中以綠色標示的鏡片]，用于矯正鏡頭的畸變。另外，EF-S 18-55mm IS Ⅱ的光圈模塊也安裝在后組鏡片中。
鏡頭是如何實現變焦和對焦的？
當我們轉動鏡頭的變焦環時，鏡筒會帶動鏡組移動，從而改變鏡頭的焦距。EF-S 18-55mm IS Ⅱ在18mm~30mm段變焦時，前后組鏡片相向移動，即前組鏡片向后移動，后組鏡片向前移動；在30mm~55mm段變焦時，前組鏡片和后組鏡片一同向前移動。也就是說，在從18mm~55mm變焦的過程中，前組鏡片先向后移動，再向前移動，而后組鏡片一直向前移動。
在變焦過程中，后組鏡片內的鏡片間距也會逐漸變小，為了消除鏡片移動時的晃動，這里加入了一個彈簧。另外，這個彈簧也提供了一部分“變焦手感”。
對焦功能由前組鏡片負責，相機控制位于鏡尾的對焦電機工作，對焦電機通過傳動系統驅動前組鏡片移動，因此對焦電機的驅動力和前組鏡片的重量會直接影響鏡頭的對焦速度。在這個傳動系統中包括多個齒輪組合，它們的齒輪比從很大程度上決定了對焦的精度，由于齒輪組為塑料制造，長期使用之后齒輪磨損會影響對焦精度，甚至導致無法對焦。
相機如何獲取鏡頭的焦距、光圈和對焦資訊？
在照片的EXIF資訊中記錄了許多拍攝時的參數，比如焦距、光圈值和對焦資訊。相機是如何獲取這些實時資訊的呢？其實很簡單，在變焦鏡筒和對焦鏡筒的內部，設有三組電刷和檢測排線，分別對應焦距、對焦和光圈。檢測排線是一條柔性印刷電路板，表面的銅箔類似軌道排列，形成斷續的條狀觸點。以變焦為例，變焦時鏡筒旋轉會帶動電刷會掃過檢測排線，軌道上有銅箔覆蓋的位置通電，沒有銅箔覆蓋的位置斷路，通或斷的狀態被轉化為010101這樣的二進制數字。這些數字與鏡頭焦距對應，通過簡單的轉換，相機就可以知道鏡頭的焦距。這種機械接觸式的設計優點是運轉平滑、低噪聲，缺點是長期磨損會導致接觸不良，佳能相機的ERR99錯誤有時就是由于對焦檢測排線的銅箔磨損所導致。
佳能的防抖機構是什么樣的？
IS佳能“Image Stabilizer”光學防抖技術的縮寫，其基本原理是通過陀螺儀感應相機的抖動方向和速度，由相機內的處理器控制進行實時計算偏移和補償量，然后驅動防抖鏡片進行補償，獲得清晰的圖像。佳能IS防抖功能需要相機處理器參與，因此當佳能IS防抖鏡頭轉接到其他品牌機身后，防抖功能無法啟動。
防抖鏡片與兩片小型磁板安裝在一起，通過3個彈簧懸掛在防抖組件支架上。支架上與磁板對應的位置設有兩個線圈，通電時產生磁場來使鏡片移動。磁板和線圈之間還有3個小陶瓷球，保證磁板與線圈不會吸附在一起。由于只有兩個線圈，因此EF-S 18-55mm IS Ⅱ鏡頭只能在一個水準面的四個方向上提供防抖補償，無法實現俯仰等更復雜、細膩的補償動作。顯然，防抖鏡片的重量會影響防抖補償的效果，所以防抖鏡片通常為較輕的一枚，在EF-S 18-55mm IS Ⅱ中這枚鏡片同時還負責矯正前組鏡片導致的圖像變形。
另外，拍攝時反光板和快門的動作導致的輕微震動可能會使防抖機構啟動，因此在使用三腳架或相機有穩固支撐物時，需要關閉鏡頭上的防抖開關，否則反而會導致圖像模糊。
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《數位相機入門 鏡頭大閱兵·三》[作者:劉恩惠 ]
《數位相機入門 數位相機細分類·五[詳解“防抖”]》[作者:劉恩惠 ]
光圈是怎樣控制的？
光圈模塊位于后組鏡片中，由一個獨立的電機驅動。實際上光圈葉片非常輕，開合也很順暢，并不需要太大的驅動力，電機的大部分驅動力都用來推動光圈資訊電刷。機身通過電刷獲取光圈資訊的方式與變焦時類似，但控制光圈的方式則不同。根據用戶在機身上設定的光圈值，機身處理器控制光圈驅動電機推動電刷，并通過電刷返回的資訊判斷光圈是否開啟到位，而光圈葉片只是被動地與電刷聯動而已。
鏡頭為什么會越用越松？
低階鏡頭的變焦鏡筒和鏡身都為塑料制造，鏡筒上的螺紋和滑軌加工精度有限，因此變焦時阻尼不均勻，略緊或略松都是常見現象。使用一段時間之后，變焦筒磨損與鏡身接觸面積變小，滑動摩擦力下降。低階大變焦鏡頭和長焦鏡頭，因為前組鏡片直徑較大、分量重，因此鏡頭向下時鏡筒很容易滑出。另外一個有趣的反例是鏡頭的“磨合”，部分低階變焦鏡頭剛開始使用時變焦手感不好，不易轉動且有明顯的段落感，使用一段時間后變焦過程變得順滑均勻，也是由于鏡筒磨損形成的。
變焦鏡頭還能更小么？
套頭在用料和加工精度上雖然無法與高階鏡頭相比，但控制和資訊傳遞方式、機械結構等都與高階鏡頭大同小異，是現代變焦鏡頭中隨處可見的典型設計。對單眼來說，套頭已經足夠小巧和輕便，設計也非常成熟。但隨著微單的興起，對鏡頭的小型化設計提出了更高要求。受機身體積的限制，微單的電池容量無法與單眼相比，液晶屏實時取景要消耗大量電力，所以微單要求鏡頭必須小型化和低功耗。因此現有的經典設計放在微單上可能就行不通了，例如EF-S 18-55mm IS Ⅱ通過移動整個前組鏡片來對焦，這是整個鏡組中最大、最重的部分，驅動它們需要功率較大的電機。這種設計于微單而言就顯得過于龐大和沉重，無論體積還是功耗都難以接受。這也是許多單眼鏡頭轉接到微單機身后會導致對焦速度下降的主要原因。由此可見，現代變焦鏡頭中的經典設計在小型化過程中的確會遇到許多問題。
難道現代變焦鏡頭已經沒有進一步小型化的可能了么？我們不這樣認為。還是以對焦為例，如果通過優化設計，移動更少、更輕的鏡片來對焦，就能滿足小型化和低功耗的需求，同時還有助于對焦速度的提升。除此之外，微單鏡頭小型化還有哪些手段呢？今后我們將通過對小型化鏡頭的實物拆解來揭開其中的奧秘。
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