制造商如何在混合摄像机上获得高（83倍）变焦级别？

显然，市场上最大的混合变焦（我认为是尼康Coolpix P900）的物理长度范围不是从实际的24毫米到2米，但是制造商使用哪种光学系统将光学变焦带到如此高的（83x）水平？

与常规的DSLR超远摄镜头相比，这些高变焦混合相机相对便宜，因此看起来它们根本没有使用相同的昂贵光学元件。他们设法在20厘米左右的距离内装好83倍镜头，而最好的600毫米DSLR镜头要长两倍，约12倍，所以我不知道他们是怎么做到的，过程中损失了多少光，等等。

关于P900伪像的另一个话题使我怀疑它们所谓的83倍“光学”变焦是否包含某些电子处理。

我认为使用83X一词虽然正确，但最容易引起误解。当谈到其83X的光学范围时，Coolpix做得非常出色。这实际上称为缩放范围。数学公式是：摄像机镜头的焦距可以从4.3mm广角调节到357mm远摄，即357÷4.3 =83。换句话说，变焦范围为83倍。要完成此镜头，需要使用16个独立的玻璃镜头。有些是粘在一起的，有些是空隙。有12个镜头组，每个组间隔开。变焦时，气隙距离会发生变化，并且此操作会导致镜头光焦度发生变化。变焦范围从4.3mm的广角到357mm的远摄。

当摄影师讨论他们的镜头时，变焦范围覆盖4.3mm至357mm的事实鲜为人知。这是因为使用更大的胶卷相机作为衡量镜头性能的准绳。这是我们已经使用了近100年的35毫米胶片相机。由于其受欢迎程度，我们以实际上仅适用于这些古老相机类型的术语来谈论相机镜头。但是我们可以进行比较

它的样子是这样的：尼康Coolpix P900是一款超微型相机，因此它所制作的微型图像仅占著名35mm相机尺寸的18％。35mm实际上是5.6倍大。因此，我们将4.3 X 5.6 = 24和357 X 5.6 = 2000相乘。现在我们可以说，Coolplix的表现就像缩放范围是24mm – 2000mm。现在50毫米被认为是“正常”。较短的镜头称为“广角”。更长的镜头称为远摄。由于50mm在全变焦时是“正常”状态，相当于2000mm，因此对象将显示大2000÷50 = 40倍。换句话说，在1000英尺外的树中，一只鸟会像25英尺外那样成像。

他们如何达到83倍？

传感器尺寸（1 / 2.3“），物理长度，孔径损失（f / 2.8-8）。

三星S9 +手机使用1 / 2.55英寸传感器，尼康P900和P1000使用1 / 2.3英寸传感器。

显然，市场上最大的混合变焦（我认为是尼康Coolpix P900）的物理长度范围不是从实际的24毫米到2米，但是制造商使用哪种光学系统将光学变焦带到如此高的（83x）水平？

镜头焦距：

P900：4.3-357mm（相当于35mm格式的24-2000mm镜头）67mm滤镜

镜头f /数：f / 2.8-6.5，镜头结构：12组16片，镜头变焦：83x

P1000：4.3-539mm（等效于35mm格式的24-3000mm镜头）77mm滤镜

镜头f /-数：f / 2.8-8，镜头结构：12组17片，镜头变焦：125x

带机身的未缩放长度：181.3毫米（7.2英寸）。完全缩放将其翻倍。

与常规的DSLR超远摄镜头相比，这些高变焦混合相机相对便宜，因此看起来它们根本没有使用相同的昂贵光学元件。他们设法在20厘米左右的距离内装好83倍镜头，而最好的600毫米DSLR镜头要长两倍，约12倍，所以我不知道他们是怎么做到的，过程中损失了多少光，等等。

尼康AF-S 200-500mm f / 5.6E ED VR，95mm滤镜。大约 尺寸（直径x长度）：4.2英寸x 10.5英寸。该镜头在变焦时不会变长，也不是变暗或变长。它的价格也要1300美元，比P1000的1000美元还高，或者是P900的600美元的两倍还多。

镜头f /-数：f / 5.6，镜头结构：12组中的19个元素，镜头变焦：200/35 = 5.71和500/35 = 14.29（如果要进行比较）。

Sigma 300-800mm F5.6 HSM APO CONV EX DG D，46mm后置滤镜，约 尺寸（直径x长度）：6.2× 21.3。镜头构造：16组中的18个元素。镜头变焦：如果要进行比较，则为300/35 = 8.57和800/35 = 22.86。价格8000美元（2018年8月上市）。

将这些家用镜头与专业镜头Fujifilm UA107x8.4BESM进行比较。

Fujifilm UA107x8.4BESM 8.4-900mm 和内置2x扩展器16.8-1800mm，即214x。在足球比赛中，距离1000英尺的相机似乎不到5英尺。过滤器尺寸：超过250毫米（10英寸），采用HT-EBC涂层并稳定。它在8.4-340mm处具有f / 1.7的光圈，在900mm处减小至4.5 / f，而2倍的光圈则降至f3.4-f9。

高x宽​​x长：258x264x610mm。缩放时不会改变长度，并且具有各种预设，焦点和缩放选项。专为9.6 X5.4毫米（2/3" ），它具有比全画幅的4倍左右作物因素。可用于传感器尺寸只有 U $一十九万八千七百五十〇 ，加上运费。

...在此过程中损失了多少光，等等。

通过在DSLR上选择桥接摄像机，您将损失近一半的光线，可观的图像质量以及很多长度和重量；以及许多其他考虑因素。

关于P900伪像的另一个线索使我想知道它们所谓的83倍“光学”变焦是否包含某些电子处理。

当他们说光学的含义时，P900和P1000具有4倍数码变焦。

让我们从一个相当简单的缩放的基本思想开始。例如，我们可以从三个元素开始。和是后部和放大元素，而中间是缩小元素。放大元件将光线聚集在一起。还原元件将它们散开。

因此，如果我们将中间元素一直由后面的元素一直移到后面，则光线会通过前面的元素，因此光线开始汇聚。保持架在某种程度上汇合在一起，直到它们到达减速元件为止，使它们分散开来，但是由于它恰好位于后部元件的附近，因此在到达后部元件并开始出现之前它们并不会扩散太多再次回到一起。因此，后部元件基本上可以吸收通过前部元件的几乎所有物体，并将其聚焦在传感器上，从而获得相当宽的视角。

另一方面，如果我们将中间元素向上移动到前元素的上方，则光线会穿过前元素，聚集成一点，然后再穿过缩小元素，因此立即开始向后散开。它在回到后部元素之前散布了很多。因此，通过前元件进入的图像中心只有一点碰到后元件，只有图像的一小部分聚焦在传感器上，所以我们得到的视野要窄得多。通过这种设计，变焦比受到前后元件之间距离的限制-要达到83倍变焦，我们需要一个物理上非常长的镜头。

为了获得更高的缩放比例，我们基本上重复了该基本概念多次。例如，让我们考虑将这三个元素中的每一个都替换为一组三个元素，因此，我们不仅将中间组从前向后移动，而且还改变了它们各自提供的放大或缩小级别。

假设原始图像的缩放比例为3：1。如果将每个元素替换为三个元素，这些元素本身的比例为3：1，则理论上我们的总体比例约为3x3x3 = 27x。添加第四个类似的组，我们的范围约为80倍（左右）。

为了获得足以满足低端相机需求的质量，您还需要做更多的工作。即使是相当便宜的镜头，也会在不同的元件中使用不同类型的玻璃来帮助减少色差，可能还需要一些非球面元件来控制球差，等等。

尽管如此，所有变焦的基本思想大部分都归结为相当简单的情况，即具有（至少）一个放大元件和一个缩小元件，并使它们彼此相对移动。达到高变焦比通常意味着多次复制该基本概念，并做更多的工作来保持像差，失真等，至少在一定程度上受到控制。

您的查询中仅包含一个问题。专注于第一个：

显然……尼康Coolpix P900的物理长度范围不是从24毫米到2米，但是制造商使用哪种光学系统将光学变焦带到如此高的水平（83倍）？

首先，不要将35mm 等效焦距（24mm–2000mm）与P900镜头的实际焦距（4.3mm–357mm）混淆。有关更多信息，请参见相关问题，什么是作物因子，它与焦距有何关系？

不过，您是对的，显然P900镜头的物理长度不短至4.3mm，也不长至357mm。因此，我们需要解决一个基本问题，即焦距是多少？

• 什么是焦距？焦距如何影响我的照片？
• 聚焦和变焦之间的技术区别是什么？

如果您可以用与P900广角端相同倍率的单个对称透镜玻璃（如放大镜）替换P900的广角焦距，则进入该单元件透镜的平行光线将聚焦在4.3mm的点上，超出镜头近六分之一英寸。这就是焦距的含义。

P900的真正镜头并不那么短。所有现实世界中的镜头都具有多个光学元件。这些元素一起工作以使光线弯曲和“弯曲”（发散）几次。这些多个元素（和元素组）的要点是：

• 允许镜头聚焦，而不是将整个镜头组件移入或移出进行聚焦（这些元素包括一个或多个聚焦组）；
• 允许镜头变焦-即改变焦距；
• 以控制像差，例如色差（这是光通过具有不同折射特性的材料弯曲时的自然结果）。

因此，镜片设计人员添加了许多元素，以使镜片比狭窄的工作条件范围更有用。这增加了镜头组件的长度，但是对于广角镜头，它在光学上“等效”（松散地使用该词）与焦距比实际镜头的物理长度短的简单的单元件镜头。

同样，在P900变焦范围的另一端，焦距为357mm时，镜头的物理长度小于357mm。这是因为镜头具有远摄组，即一组元素，它们可以使镜头在物理上比其薄镜头短（等效于焦距）。另请参阅，远摄镜头和变焦镜头有什么区别？

现在，到目前为止，它们如何具体获得高达83倍的变焦范围（甚至更大，例如尼康最近发布的P1000的125倍变焦），这是科学的。魔法。两者都有一点？

与常规的DSLR超远摄镜头相比，这些高变焦混合相机相对便宜，因此看起来它们根本没有使用相同的昂贵光学元件。他们设法在20厘米左右的距离内装好83倍镜头，而最好的600毫米DSLR镜头要长两倍，约12倍，所以我不知道他们是怎么做到的，过程中损失了多少光，等等。

关于将变焦量与镜头长度进行比较，请记住将“喜欢”与“喜欢”进行比较。在这种情况下，方立方体法（维基百科）进场：作为一个对象被系数的大小缩放小号，它的表面区域被缩放小号 ²，并且它的体积是通过缩放小号 ³。

P900的裁剪因子为5.6，这意味着像带有1 / 2.3英寸传感器的P900相机和35mm全画幅相机之间的线性比例因子为S = 5.6（从P900到35mm FF）。光学系统（就光学元件的几何形状而言），按比例放大的P900型83x镜头（但适用于35mm FF机身）将：

• 具有大约5.6倍大的直径，并且

• 重量约为P900镜头重量的5.6³= 175倍！^1个

  注意1：镜头的重量可能不会那么大；一个简单的小号 ³缩放意味着所有组件，包括聚焦马达，透镜管，聚焦螺旋和控制等，扩展他们的壁厚5.6倍。没必要，要剃很多的重量。但是，从光学的观点来看（在不改变光学式）时，玻璃的重量将通过缩放小号 ³。

请注意，即使是大约20厘米的镜头，其长度也会按S放大到112厘米左右-超过一米长。

我什至都不希望知道成本会如何扩大，但是如果是35mm的全画幅机身，那么对于如此可笑的庞然大物来说，新P1000的1000美元成本实际上并不是175倍。

• 该适马200-500mmƒ/ 2.8 APO EX DG超长焦为$ 26,000名。进行2.5倍变焦。说真的 （尽管亚马逊的评论绝对不认真）
• 佳能EF 1200mmƒ/ 5.6 L USM镜头是固定的远摄镜头，标价为10万美元。B＆H Photo Video在2015年以180,000美元的价格售出了一辆二手车，就是这样。
• 佳能的CINE-SERVO 50-1000mm T5.0-8.9 EF是适用于佳能EF卡口的20倍变焦电影镜头，仅售7万美元。它还具有一个内置的可选1.5倍扩展器（teleconverter）。在摄影环境中包括专用的电影镜头也许是不公平的，但是它是EF卡口，所以对数码单反相机摄影很好，对吗？

在那之后，有几种不同的单种镜头以天文数字的价格出售，但我们不要荒谬（！）。

因此，缩小比例会带来明显的非线性成本收益。但是，由于P900和P1000并非针对高端专业人士或专业消费者市场，因此它们可以做出进一步节省成本的决定，例如：

• 在某些镜片中使用低质量的光学玻璃；
• 减少光学涂层的数量（例如低色散和抗反射）；
• 消除天气密封；
• 提供较少的保修范围；
• 以及公司进行市场细分时所有其他常见的怀疑。