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22
2025
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光学部19：搞懂沙姆镜头：原理、应用一次说清
拍摄倾斜物体总对焦模糊、画面拉伸?
其实是镜头光轴与物面角度没找对!今天就带大家认识沙姆镜头，一起看看它的原理、作用和用法～
一、沙姆镜头是什么
一般来说，物镜镜头正常情况下，成像物面和镜头光轴呈 90 度，像面(像感光芯片 CMOS 或 CCD 这类)是平行于成像物面的。
要是成像物面和光轴不是 90 度了，镜头视野里的图像就没法同时都对焦清楚，还会出现径向的拉伸或者挤压情况。
这时候要是想让整个图像都清晰，就得调整镜头和像面之间的角度。而镜头物面、感光芯片、镜头光轴这三者的角度关系，是符合沙姆定律的。
沙姆定律（Scheimpflug Principle）指出：当摄体平面、影像平面、镜头平面这三个面的延长面交汇在同一条直线上时，就能得到整体都清晰的影像。
AB 为物面，A’B’为像面，两者同时不垂直与镜头光轴，且交汇于 P 点，这时可以保证整个画面同时清晰对焦。
换句话说，当实际拍摄场景中成像物面与镜头光轴偏离 90 度时，沙姆机构可通过预设的调节范围，让镜头角度随需求变化：
镜头角度的每一次微调，都对应着与物面之间角度关系的重新适配，最终帮助镜头在非垂直物面的拍摄场景下，依然能依托沙姆定律实现全画面清晰成像，解决因物面倾斜导致的对焦模糊、画面畸变问题。
二、沙姆镜头的作用
沙姆机构的核心作用，正是对镜头与感光芯片之间的角度进行精准调控。
它并非简单的固定结构，而是具备可调节属性——能在特定角度范围内灵活调整镜头姿态，通过改变镜头与感光芯片的相对角度，间接匹配镜头与成像物面之间的角度关系。
由于 C 接口的法兰端面是与感光芯片垂直的，所以当通过手拧螺丝进行调节，使得 C 接口法兰端面和镜头光轴产生角度偏移。
这种偏移会进一步导致镜头光轴与感光芯片出现角度偏移，最终实现当镜头所对应的物面存在倾角时的对焦补偿。
沙姆镜头的作用不止于此，它不但可以解决倾斜物面能一次性对焦清晰的问题，还能够解决因物面倾斜而使图像产生径向拉伸畸变的问题。
需要注意的是，这种畸变并非是镜头本身的光学畸变，而是由于倾斜物面在对焦时，不同位置的工作距离不一样，从而引发光学倍率变化造成的，也就是大家常说的“近大远小” 现象。
三、沙姆镜头的应用
场景一：解决取像面与光轴不垂直的成像问题
当镜头安装完成后，若取像面与镜头光轴不垂直，会出现图像无法一次性对焦清晰，或者图像存在径向拉伸变形的情况，此时沙姆镜头就能派上用场。
场景二：突破物体高度落差超景深的限制
当镜头拍摄的物体自身存在高度落差，且该落差超出了镜头的景深范围时，我们可以依据沙姆定律，把镜头倾斜着对准物面，再通过沙姆机构进行角度补偿，从而在有深度的范围内完成对焦，突破镜头景深的限制。
简单来讲，沙姆镜头就如同 “斜着拍摄” 却能让更大范围的画面清晰呈现，很适合拍摄那些倾斜放置的物体。
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