徕卡m系列顶级镜头(徕卡M型相机其实是旁轴相机中的另类)

我不推荐大家去买徕卡。从我回答问题的历史来看,我否认了Q适合初学者、我也不推荐别人买M。

撇开品牌、人文、德味这些不着边际的话题。我想从纯技术和工程的角度来说说徕卡贵在哪里。徕卡的产品战线很长,不一一展开了,就说说M系列。

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徕卡M型相机的上面是有个小窗口,那是取景窗。所以徕卡M型相机是旁轴取景相机。但是其实这只是取景系统,徕卡M的取景系统里面还藏着测距系统。这是一个联动测距仪相机。

资深的老法师说您的真旁轴相机也未必是真正的高精度Range finder camera。

所谓Range finder,就是测距仪的意思。而Range finder camera真正的意思并非旁轴取景相机,而是带测距仪的相机。

首先需要熟悉一下人的眼睛。人眼对2点和2线的分辨能力略有不同。

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视网膜中央是分辨能力最高的黄斑部。上面布满了一个个呈六角形的蜂巢状的锥状细胞。六角形的对应的边距为P值,约为0.005mm。若眼睛的焦距f=15mm。则人眼对两点的极限分辨率可以表示为:

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这个值相当于角度1’08”,可以近似1’

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双线的分辨能力,只要每个细胞上有一部分收到光照,它便受到刺激。从下图中可以看到。A1-A2细胞没有受到刺激,而A3-A5细胞由于有一部分照到光线而受到刺激,这样以来A1-A2和A3-A5之间就会产生一个亮度的梯度差,其宽度为e。交错量e的取值公式如下:

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再将e 代入下面的式子

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由此可见,人眼对双线错位的分辨能力几乎是双点的三倍。我们将这种能力称为游标视觉锐度,简称副尺视力。

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而获得这种能力的代价是需要有一套很复杂的机构来支持。

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同样这类真正意义上的测距仪相机(徕卡M型、勃朗尼卡RF、巧思RF)之类,还要求使用者有很好的操作技巧。比如尽量利用上图中下面一种方法来对焦。总之,没有辅以一定的训练还真是发挥不出高级相机的作用。

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上图:实像式

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上图:虚像式。国产的旁轴相机,几乎都是这个类型。比较一下光学结构。


分割一下,突出要点:要实现上面这步,从测距仪取出实像的测距图像,再叠加到取景器中,不那么容易实现。


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大家都知道M3是徕卡M型的鼻祖。M3是如何实现这一步的呢?

我找到了一张非常珍贵的图片。M3的测距器和取景器的组合是这么一个结构。非常复杂。

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这其中的成本高到连徕卡自己也扛不住。所以有了下面M2的简化版测距取景结构。

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这个结构延续下来,今天的M10也是这个结构。

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就算是这么简化的结构,其中仍然有一些非常难加工的零件。右侧的微型屋脊棱镜就是一个难点。

据我了解的情形,当年腾龙做RF的取景器,这个问题也曾经困扰了很久。

因为很难加工,即使在今天也很难加工,所以贵!


为什么要用测距仪?


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至今为止最经典的测距仪相机非徕卡的M系列莫属,而徕卡M型相机的测距方法属于最经典的三角测量法。而关于徕卡M型的测距精度,我曾经专门写过一篇文章来讲述。当然,结论是当仁不让的No.1。为了让大家看的清楚,我把以前几篇关于测距系统的精华再度浓缩一下。

从上图看出,当被摄物距离R趋向于增加时,测角误差随之增加。好在景深和R的平方成正比。所以理论上三角法测距在照相机上还是比较实用的一个方案。它只针对相对近距离的测距有效。

L就是测距基线(上图中的L),基线越长当然精度越高。假设取景器倍率为M。这里还要引入一个有效基线的概念。

有效基线ML=取景器倍率M x L

有效基线的长短才是决定测距精度的保证。此外,还有一个决定性的因素就是人的眼睛的分辨能力。

旁轴取景相机的基线长度很容易进行测定的。只要在目镜处反向射入一束激光,激光就会从测距器和取景器两个窗口同时射出,两束激光的距离就是基线长度。

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上图是腾龙勃朗尼卡RF的测距器在进行基线检测

那么把激光射入老式单反机的取景器会怎么样呢?我同样找出书上的照片。旧书了,照片实在太模糊,实验用的时一台尼康FM,同样有两束激光会从镜头射出。这两束激光就是单反机的测距基线。它们是由裂像棱镜形成的。

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对!单反机也需要测距,也是有基线的。对应的基线计算公式如下:(找到一张非常珍贵的,针对单反机进行的激光测试,测量尼康FM型相机的基线,结果基线真的存在,射出镜头的激光被分成两束。两束之间的宽度就是基线)

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无论是用过尼康FM2、还是美能达X700、还是海鸥DF的朋友,不会忘记在取景器里看见过的它吧!对!裂像棱镜!

L=2(n-1)af

n为裂像棱镜材料的折射率

a为裂像棱镜的顶角

f 为镜头焦距

由于实在无法从现在的资料中找到关于单反机测距存在基线的证据。还好在古老的书籍中还有一张依稀可辨的照片。图中的2束激光从尼康FM装备的50mm镜头中射出,2线的宽度便是它的测距基线长度。

仔细的看官可曾想过为啥现在找不到图片资料?

不论这个公式如何计算,我们会发现n和a都是常数,唯有镜头焦距是变量。我们代入一个最常用的50mm焦距试试。此时的基线仅仅为8mm左右。和旁轴测距的相机相比,这也太短了吧!要是换上广角镜头,那就等于没有对焦精度。当然要是换上焦距很长的镜头,单反机的测距精度一下子高了起来。

所以单反机虽然不是旁轴相机,但是也算是一种变形的Range finder camera,只不过在使用135mm以下焦距的时候,测距精度低一些。

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没完!再来看看单反机进入AF时代的表现。

一幅典型的索尼现代AF数码单反机结构图。自动对焦组件(AF组件)躲在哪?熟悉的朋友都知道在反光镜箱的底部,那个AF SENSOR就是。

原理、实用化的机型?

早在70年代末期就有。现代的一脉相承,不断改进,一直没有原理性的突破。

那就是相位法。

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上图是1979年上市的PENTAX ME-F自动对焦单反机的TTL -EFC原理。和现在的AF机型的唯一原理性区别就是:PENTAX使用的是AF分光棱镜,而从美能达a7000开始使用的都是一组成对的分光透镜。

很多人都认为世界上第一部实用的自动对焦单反机是1986年发布的美能达a7000,早在这之前很多公司都发布过自动对焦相机,其中自动对焦的单反机也不再少数,甚至徕卡都发布过原型机。只不过它们都没有成功占领市场。尽管这样,单反机所用到自动对焦的原理大同小异,直到今天也是如此。

不论系统如何升级,它们都需要使用一个分光透镜将光束分成2束,然后用CMOS或者其他的感光原件分析这2束光线的相位差。

只要知道分光透镜的焦距(等效顶角高度)和材料的折射率,以及镜头的焦距,就可以计算出单反机测距基线的长度。虽然没有一手的资料,但是可以根据元件的尺寸来推断,这种分光镜对应的顶角高度不会比30年前的单反机裂像棱镜的顶角高,材料也是类似的n=1.5左右的材料,选取50mm的物镜焦距。代入到上篇的公式里。

L=2(n-1)af

n为分光透镜材料的折射率

a将分光透镜折算成裂像棱镜的顶角

f 为镜头焦距

基线长度L不会超过10mm(实际上还是8mm左右)。


结论一下:测距仪相机在对焦精度上要比单反机高很多!

现代的自动对焦单反机不是在测距,是在检测反差。这是两者本质上的差异。而且单反机对于反差的精度检测其实并不是您想象当中那么精密的。


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除了精密的镜筒配合之外,请留意镜头卡口的缺口,这个缺口是为了耦合机身的测距拨杆留下的。

但是精密的测距仪,需要和镜头联动。所以M型的镜头和机身之间有一套很复杂的联动系统。所以M型相机真正的名字应该是联动测距仪旁轴取景复合系统相机。就这么长的名字!

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打开机身,卡口上方12点钟位置下的小圆柱体,就是机身的测距耦合拨杆。今天的M型和当年的M3如出一辙。


再结论一下:

合理的结构之外,原理性的精准之外,只有精密的加工,才能保证对焦的准确!

所以徕卡M系列会很贵!

如果换成M3的结构,它还会更贵!


我们再来对比一下M系列的同类

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上图是手持的1米基线的测距机。(现在还在用哦)

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3米基线测距机,手持拿不动了,只好车载,不过精度高很多。

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上图是第二次世界大战时期一艘波兰驱逐舰上的测距机,基线更长。如果阅读战史的话,您会发现在大型军舰上出现基线长达十几米的光学测距机也很平常。

我们来看看常见的三角测距法的相机,徕卡M型的基线排名,只在中间位置。

第十五名 Leica CL 物理基线31.5mm 放大倍率0.6 有效基线 18.9mm

第十四名 福伦达R/禄来35RF 物理基线37mm 放大倍率0.7 有效基线 26mm

第十三名 Minolta CLE 徕卡M口 有效基线 29mm

第十二名 Leica M6/M7/MP(.58) 物理基线69.25mm 放大倍率0.58 有效基线40.17mm

第十一名 柯尼卡巧思HEXAR RF 物理基线69.2 放大倍率0.6 有效基线41.5mm

第十名 Leica M8/M9/M240(.68) 物理基线 69.25mm 放大倍率0.68 有效基线 47.1mm

第九名 CANON 7 物理基线59MM 放大倍率0.8,有效基线47.2MM

第八名 LEICA M2/M4/M5/M6(.72) 物理基线69.25mm 倍率0.72 有效基线49.86mm

第七名 蔡司伊康ZM 测量基线75mm 倍率0.74 有效基线55.9mm

第六名LEICA III物理基线38 放大倍率1.5 有效基线57mm

第五名LEICA M6/M7/MP(.85) 物理基线69.25 倍率0.85 有效基线58.56mm

并列第四名 CANON VT 物理基线长度43MM,最大倍率1.4 有效基线60mm

NIKON S2 和S3早期型号 物理基线60MM, 放大倍率1

第三名 CONTAX II III KIEV 物理基线98MM,放大倍率0.63 有效基线61.74mm

第二名 LEICA M3/MP(.92) 物理基线69.25mm 放大倍率0.92 有效基线63.71mm

第一名 CANON VI L 物理基线43MM 最大放大倍率1.55 有效基线66.5mm


可是,日本相机设计的前辈大师小仓磐夫先生根据计算却说徕卡M3的测距精度换算起来,优秀摄影操作徕卡M3的测距精度可以和最优秀的观察员操作的长门战列舰的15测距仪的测距精度一较高低。显然徕卡M型测距的精度不仅仅来自于基线长度,还有实像结构带来的视力差异。(回顾一下最前面的视网膜原理)

大家可能没有用过基线长度排名第一的CANON VI L。但是我想告诉大家CANON VI L是虚像对焦,而徕卡一直是坚持实像对焦。


我还要补充一下和M机身有关的问题。

徕卡APO-TELYT 135mm为啥有个奇怪的光圈 ?

我要明确地回答大家:这个对于旁轴测距相机的镜头设计,基线有着有很大的决定性。众所周知:

清晰的照片必须满足以下条件:

景深的绝对值 > 测距误差的绝对值

测距误差大了,就无法保证最大光圈F得到的景深在允许范围之内。

根据一系列推导得出一个根据测距基线求最大相对孔径(F制光圈)F max的公式

最大相对孔径取值如下:

徕卡m系列顶级镜头(徕卡M型相机其实是旁轴相机中的另类)(29)

r为眼睛分辨率

L为测距基线

M为取景器倍率

d为弥散圈直径

f为镜头焦距

把现有的数据代进去,再代入一个很有意思的焦距:135mm,结果得到F max= 3.4

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这下搞明白徕卡 APO TYLE 135mm的F值(F制光圈)为什么是F3.4了吗?

这就是严谨!

再结论一下:所以,它贵一些!

因为整套相机是一个系列的技术保障!这里仅仅列举了皮毛。


所以,请摄影人不要人云亦云地整体0.95不离口!F-MAX取值能多大是计算出来的。有些市场化的东西,并不科学!是骗你钱的!也不要人云亦云地德味:在工程面前,没有什么德味!

也请摄影人不要一竿子打死好东西,贵的东西未必真的很贵。

除了M以外的徕卡,本人不做评论。大家自己掂量!

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