魚眼鏡頭的原理^[*]

人眼的結(jié)構(gòu)

魚眼的結(jié)構(gòu)

魚眼鏡頭是一種超廣角的特殊鏡頭，其視覺(jué)效果類似于魚眼觀察水面上的景物，我們知道,魚的眼睛其實(shí)同人眼構(gòu)造類似，但是人眼的水晶體是扁圓形的，因此可以看到更遠(yuǎn)處的東西，而魚的眼睛水晶體是圓球形，因此雖然只能看到比較近的物體，卻擁有更大的視角，也就是看得更加廣闊，直說(shuō)一魚眼的水晶體弧度會(huì)如此高，主要就是為了應(yīng)對(duì)水中光線的折射率問(wèn)題，我們看杯子中的筷子會(huì)覺(jué)得筷子變彎了，這就是典型的折射。

以上就是典型的水在光線中的折射關(guān)系，根據(jù)光路可逆的規(guī)律，也就是說(shuō)，如果在水中看空氣中的東西的話，同樣會(huì)有折射現(xiàn)象存在，而魚眼鏡頭的原理就是根據(jù)這個(gè)獲得的，如果說(shuō)魚眼在水中的視角是150度，那么其到空氣中的視角可能就要達(dá)到180度。而魚眼鏡頭的思路就是來(lái)自于這種特點(diǎn)，當(dāng)然其實(shí)同魚眼觀察水面以外物體的關(guān)系真的不大，只是體現(xiàn)的效果比較類似，畢竟這里不存在水的折射率，只是鏡頭設(shè)計(jì)者研究了魚眼的結(jié)構(gòu)，才搞出了有意思的魚眼鏡頭。

尼康8mm f/2.8圓形魚眼鏡頭拍攝樣片

魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)中心思想就是，擁有更大的球面弧度（類似魚眼的球形水晶體），成像平面離透鏡更近（魚眼的水晶體到視網(wǎng)膜距離很近）。

　　魚眼鏡頭視角可以接近或者超過(guò)180度，對(duì)于135畫幅的相機(jī)來(lái)說(shuō)，魚眼鏡頭的焦段多在6-16mm之間，視角一般都在170度左右，由于視角超大，因此其桶形彎曲畸變非常大，因此畫面周邊的直線都會(huì)被彎曲，只有鏡頭中心部分的直線可以保持原來(lái)的狀態(tài)。

180度魚眼	150度魚眼
120度魚眼	90度魚眼

　　魚眼鏡頭無(wú)論如何它的邊緣線條都是要彎曲的，即使90度的魚眼也是這樣，這種畸變我們?cè)诤芏鄰V角鏡頭上都可以看到，而這就是明顯的桶形畸變。同樣的120度的魚眼看起來(lái)彎曲的更加厲害一些了，而且被容納進(jìn)范圍的景物更多；150度同樣如此，而180度的魚眼則可以把鏡頭周圍180度范圍內(nèi)的所有物體都拍攝進(jìn)去。

　　從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，魚眼鏡頭確實(shí)也是類似于魚眼的結(jié)構(gòu)，并且魚眼鏡頭派生出兩種類型，一種稱為Circular Image Fisheye（圓形魚眼），另外一種稱為Full Frame Fisheye（全幅魚眼）。圓形魚眼是魚眼鏡頭的鼻祖，其設(shè)計(jì)的視角基本在180度以上，因此畫面中只能看到圓形部分，這種鏡頭一般擁有超大的前組鏡片，且鏡片彎曲度非常大（為了采集來(lái)自更多方向的光線），自然成本也極高，目前基本上已經(jīng)很少有廠商繼續(xù)生產(chǎn)圓形魚眼鏡頭了，這主要還是出于成本的考慮。

圓形魚眼鏡頭拍攝的照片

轉(zhuǎn)化成360度環(huán)視照片

　　魚眼鏡頭的好處很多，由于視角大，其可以容納的場(chǎng)景會(huì)更多，而且可以適應(yīng)很多狹小空間的拍攝需求，并且隨著數(shù)字化的普及，魚眼鏡頭實(shí)現(xiàn)360度環(huán)視效果變得非常方便，而且這個(gè)往往也要比普通的接片更方便。

圓形魚眼鏡頭的成像效果

尼康的9片5組圓形魚眼鏡頭設(shè)計(jì)（鏡頭長(zhǎng)度88mm）

　　主流的圓形魚眼鏡頭的生產(chǎn)廠商并不多，這里還是有必要提一下，尼康絕對(duì)是圓形魚眼鏡頭生產(chǎn)的王者，1962年就提出了8mm魚眼鏡頭的結(jié)構(gòu)（9片5組），這款鏡頭直接奠定了尼康在這個(gè)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。