文/图 吴启海
数码影像与胶片银盐成像原理差异
胶片相机的成像原理是光化学反应（模拟连续信息），银盐微粒感光，影像保存在感光胶片上。数码相机是光电子成像（数字离散信息），影像形成：光信号→电信号→数字信号。A/D信号转换还包括“采样”、“量化”、“编码”三个过程。最后存储的图像是电子数字信息。
由于景物成像原理上的差异，造成对使用的镜头会有不完全相同的要求。
数码镜头与CCD、图像处理器的匹配
数码相机的图像质量主要由镜头、影像传感器、机内图像处理系统三大因素决定的。不同像素和性能的相机对镜头会有不同的匹配要求，高像质的镜头不一定适宜在普通数码相机上使用。如果红外截止滤光片和低通滤波器不佳，也会产生噪声、伪像、伪色等疵病。生产厂家指定或配套推出的变焦镜头总是会有较好的效果和性价比，尽量使用原厂推荐适宜数码相机使用高质量大孔径镜头是非常明智的。任意贬低配套镜头，并轻易说成“拉圾镜头”是不可信的。
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有效像素数与数码相机的分辨率
像素是组成图像的一个基本点，即最小单位，称为一个像素，也就是能独立被赋于色彩和亮度的最小元素。由像素点集合而成的数字图像，其像素数越多，通常分辨率越高。像素和的影像传感器（CCD或CMOS）感光单元并不是简单一一对应关系，相同像素的影像传感器有面积大小的区别，面积越大，像质越优良。
数码相机的视觉分辨率LW/PH用每像高线数表示，也就是画面的纵方向能分辨黑白图案线条的总数量。LW/PH数字愈大（标板数字乘以100），表示画面可分辨的图案线条宽度愈小，可容纳的线条愈多，图像的清晰度愈高。
目前数码相机上使用的影像传感器尺寸繁多，数码单反相机有“全画幅”、“APS-D”、“APS-C”，“4/3系统”，轻便类上使用的规格更多。国际标准化委员会不采用传统相机测试定义的“线对数/毫米”的表示方法，采用视觉分辨率LW/PH表示方法，测试结果与CCD（或CMOS）的大小无关，便于比较不同影像传感器尺寸的数码相机拍摄图像的清晰度。
按有效像素数大致确定对数码镜头的分辨率要求
分辨率是指能见到分离的两线（或接近的2个点）的最小间距，通常用每毫米能分辨的线对数表示。分辨率常用于相机和镜头成像质量优劣判断。分辨率使用很广，至今仍是最重要的成像质量性能指标之一。
像素代表图像中最小的像点，两个像素相当于一线对，由此可以进行数码相机有效像素数和理论（最高）分辨率之间的简单换算。
目前（2009年2月）35mm胶片尺寸全画幅CMOS数码单反相机的最高有效像素数已达到2460万，6?.5cm全画幅CCD影像传感器数码后背的最高有效像素数已达到6050万。
有效像素数高达2460（6048?4032）万的索尼α-900全画幅数码单反相机，画幅纵向理论可视分辨率为 4032线数/像高，按像高24mm换算，相当于84线对/毫米。
有效像素数高达6050（8,984?SPAN lang=EN-US> 6732）万飞思数码后背P65 ，画幅纵向理论可视分辨率高达 6732线数/像高，接像高4.5cm换算，相当于83线对/毫米。
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实际可视分辨率比理论值更低些，据统计，优良数码相机画面中心可以达到理论值的80%，画面边缘可达到70%。
镜头的分辨率受到光的衍射限制，理论最大值约为1470/F数（镜头最大光圈数），实际有效分辨率受象差等影响，还要低很多。目前专业大孔径定焦镜头和变焦镜头最大孔径时的分辨率，画面中心至少可达到200-150线对/毫米，画面边缘约为150-100线对/毫米。
以下给出两个有代表性镜头最大光圈时的分辨率数值，供参考。
1，佳能EF50mm F1.8定焦镜头（结构：5组6片透镜）
画面中心：180线对/毫米，全画面平均：146线对/毫米
2，佳能EF-S 17-55mm F2.8 IS USM 变焦镜头
画面中心： 焦距17mm时，133线对/毫米
焦距28mm时，119线对/毫米
焦距55mm时，119线对/毫米
全画面平均：焦距17mm时， 79线对/毫米
焦距28mm时， 79线对/毫米
焦距55mm时， 63线对/毫米
由此可见，从与镜头匹配要求分折，目前数码相机的像素数还有提髙的空间。当然，高像素的数码相机应选用高分辨率的大孔径镜头。
小尺寸CCD造就数码相机镜头短焦距化和高倍化
通常数码相机使用的影像传感器（CCD、CMOS）有效成像尺寸较小，非全画幅的单反数码相机仅全幅尺寸面积的约1/2（APS-H）、2/5（APS-C）、1/4（4/3系统），轻便相机约为1/8到1/40（面积），造成数码相机专用镜头焦距只有同样视场⺁、角的胶片传统相机镜头的1/1.5至1/7。
短焦距镜头其优点是易实现大孔径化、高倍化、微距化和小型轻量化。轻便相机的广角端等效焦距通常为24mm或28mm，最大孔径大部分仅1:2.8，难以达到专业高品质要求。
奥林巴斯2009年2月推出SP-590UZ轻便型数码相机，带有广角端26毫米（等效焦距）长焦端676毫米的26倍光学变焦镜头，使用3块低色散透镜和4块非球面透镜，成为目前世界上小型最大变倍比数码镜头。
日本腾龙公司2008年9月推出为APS-C尺寸数码单反相机专用的小型轻量15倍可换变焦镜头AF18-270mm F/3.5-6.3Di II VC LD，等效焦距达到28-419mm。由于采用新的内调焦（IF）方式，该镜头变焦时全程最近拍摄距离均为49cm。外形尺寸直径79.6mm壮?01mm，重550克，携带、使用非常方便。
尽管，短焦距镜头存在非常大的景深，为消费级普通轻便相机拍摄风景照或旅游留念带来福音，但是同样会造成在人像、特写等拍摄时无法虚化背景。
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低通滤波器和红外截止滤光片对镜头成像的影响
目前，几乎绝大部分数码相机都设置了降低噪声的低通滤波器和滤去对成像有害的红外光线的红外截止滤光片。这两个部件通常紧挨着影像传感器，尽管厚度很小，但对成像还是有非常轻微的影响。数码相机和配用数码镜头在设计时往往已经考虑到可能给成像带来不利的影响。这也是优先选用数码镜头的其中理由之一。
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纳米晶体涂层和胶合面多层镀膜技术
CCD（或CMOS）的表面光反射明显大于胶片，因此对清除非成像的杂散光有更高要求，为了尽量减少画面上可能出现的光晕、幻影等，新型数码相机镜头均采用了新工艺、新材料制作镜头的多层膜系，连透镜的胶合面也涂上增透膜层。
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例如尼康公司新推出镜头普遍使用尼康独特的镜头透镜涂层技术-纳米晶体涂层 （Nano-crystal coat），能进一步减少鬼影和昡光，得到更为满意的像质。
腾龙公司专为数码相机镜头开发了称为ISC （internal surface coating）的内外镀膜新技术，在透镜的胶合面上也进行多层镀膜，使杂散光大为减少，像质明显提高。
在绝大多数的新型数码镜头的靠近CCD的最后一个透镜表面上涂以特殊的多层高透光膜系（图），抑制经多次反射再射向CCD表面的有害非成像杂散光，提高成像质量。
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按CCD（或CMOS）成像要求使用远心光路技术
大部分数码相机使用影像传感器尺寸较小，但广角镜头或变焦镜头在广角端射向CCD表面的成像光束却存在较严重倾斜，不是垂直方向射向CCD，与CCD表面的夹角较小。而影像传感器上由按像素分布排列着成整齐的网格形数百万个或更多的像素单元，实际上每一个像素都是呈现立体状，在不同方向的像素单元之间均存在极微小并且向下凹位空间，因此CCD上的受光面不再是完整平面。进入凹槽的非成像光束会产生无规则的乱反射增加杂散光，造成镜头的广角端画面边缘部分影像质量明显下降。在数码单反相机上使用胶片相机可换镜头时，往往在广角端出现上述现像特别明显。
新型数码相机专用镜头，在设计时会重新安置、组合透镜在镜头中位置和合理分配各个透镜的光焦度，使通过镜头后的成像光束尽可能接近垂直射向影像传感器（CCD或CMOS）表面。这样一来，可以明显改善数码相机镜头广角端的成像质量。这种设计方法，在应用光学和镜头设计中通常称为“远心光路”技术。
这是目前推出数码相机专用镜头和传统胶片相机镜头的主要不同之处之一。也是推荐尽可能优先选用数码相机专用镜头的原因之一。
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非球面技术和低色散玻璃
古典的摄影镜头，由球面透镜组成，设计和加工非常方便，适宜大量生产。但是球面仅有一个曲率半径作为可变参数，因此只能有限度消除各种像差，限制了镜头的进一步发展。使用非球面透镜，可以由更多的参数决定面形，使像差校正变得容易，像质有可能得到提高。从另一角度来看，往往是一个非球面透镜的作用等同数个球面透镜，于是可能涌现新型镜头，或者是镜头的透镜数大幅度减少，易实现小型、轻量、低成本等。非球面透镜的加工成型方法有：玻璃磨削法、玻璃模压法、树脂模压法及复合型非球面透镜成型法（非球面树脂粘合在球面玻璃透镜上）。目前在数码相机上大量使用的是复合型非球面透镜。
非球面透镜在镜头中的作用应从使用效果和使用目的区分：（1）改善像质：提高锐度、反差、减少幻影和光晕，校正畸变；（2）提高性能：实现大孔径、广角化或高变倍比；（3）小型、轻量化：减少透镜数、缩小外型尺寸、减轻重量；（4）高性价比：降低镜头制造成本。不同镜头厂家会有不同的考虑，而且以上4个方面也不是完全独立的。在目前的镜头中使用非球面目的已从高像质、高性能要求向小型轻量、低成本变迁。
特殊低色散玻璃（包括萤石）在数码镜头上使用，有愈来愈多的趋势，各个照相机和镜头生产厂家对低色散玻璃命名略有不同，但作用是基本相同的，主要用于减小镜头中、长焦距段的色像差，提高成像的清晰度，无论是UD、ED、AD、SD、LD，还是SLD、ELD等标记，都是指使用特殊低色散玻璃。
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小结
不推荐在数码单反机身上使用传统胶片相机镜头。广角和超广角镜头等效焦距增长，引起拍摄风景和拍摄大视野画面不便。另外，传统胶片相机镜头装在数码单反相机上边缘清晰度变坏、反差降低，易出现黑角等，也难以克服。
高像素、高品质数码单反相机应尽可能配用大孔径专业高质素镜头，首先大孔径定焦镜头、F2.8的变焦镜头，例如L镜头、红圈镜头（佳能）、SP镜头（腾龙）、G（索尼）系列镜头等。
专为数码单反机身配套使用数码可换镜头，通常像质较佳，尤其是广角端的品质明显优于传统胶片单反相机的可换镜头。
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