家有张工10-不用工具修相机

现在张工干的工程越来越变态了……没办法，被逼的……

今天下手修理的是高精密光机电产品——数码单反相机和一个高级镜头！

 

流了N年的口水之后，终于下定决心趁回国的时候买了一个梦寐以求的镜头——Sigma 70-200mm F2.8 DG EX HSM Macro。这种中长焦变焦大光圈镜头可是拍摄人像和现场的超级利器，使用方便，性能超群，因此价格也不会便宜。原厂的此类镜头带防手震功能的都非常昂贵，在12000元人民币以上，实在买不起。好在我自己长期苦练出了铁手功，相当于防震功能了，因此可以买便宜的副厂镜头。再三比较选择之后，买下了当时可能是武汉市最后一支尼康口的这个镜头，香港水货，价格6500元人民币。

 

哇，大炮欸~~~

 

后来由于觉得频繁换镜头又麻烦又危险，还会错失大量的拍摄时机，思考再三决定购进第二台机身D70s，和以前那台D70几乎没有区别，所有的操控和机内软件完全相同，因此根本不用多想。新的D70s自然配合新的炮镜，不再取下。

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稍微交代一下这个镜头的俗称：微距小黑（或者“小黑妹”，简称XHM）。这是大陆的叫法。在台湾，“小黑”指尼康出的70(80)-200mm F2.8镜头，至今已有5代，因此分别称为“小黑1代目”至“小黑5代目”。

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这个镜头上手时间不长，但是可以完全发挥出我的长焦优势，因此迅速出了一批好片，尤其是人像快拍，由于大光圈可以显著提高快门速度，因此大多数情况下根本无须担心抖动，专心构图观察。超声波马达对焦快准狠静，简直就是抓拍利器。

链接一张我拍摄并作了后期处理的照片。用这个镜头，从发现目标要回头开始构思，抬手，构图，对焦，曝光完成，总共大概就3秒。这种速度以前绝对不敢想象。

然而好景不长，最近给同事们拍照的时候，突然发现不太清晰。当然同事们都很高高兴兴地拿着照片走了，我却很郁闷：买了这么好一个镜头，分辨率据测试和昂贵的原厂镜头不相上下，以前拍摄也证明了其超群的实力，现在居然就成这个样子了？要是买一个新的，在德国需要1199欧！！！

于是仔细检查，发现光学部分应该没什么问题，就是焦点没有对准，偏移到物体前方了，在长焦大光圈极浅的景深下，物体就显得模糊了。这种问题，俗称“跑焦”，是一件非常郁闷的事情。

 

为了确定问题究竟有多严重，我对这个相机和镜头进行了测试。在纸上画几条线作为TTL相位检测式对焦系统的对焦依据，斜30度左右拍摄，得到下面的结果：

测试表明，在最近对焦距离上（1m），焦点前偏1cm左右。这已经是不可接受的幅度了。

 

那么，就有必要搞清楚原因，从而有针对性地采取对策。

我们从单反相机对焦的原理来入手分析：（普及一下基础摄影知识，摄影发烧友可以跳过）

这是尼康单反相机的剖面图。从这个图上我们可以看到对焦的原理：

光线经过镜头后，被半反射的主反射镜分成两束光， 一束光经过对焦屏、五棱镜和目镜之后到达人眼，这样我们就可以从取景器中取景。另一束光经过副反射镜反射到对焦检测器上去。对焦检测器检测是否对准焦点，如果不是，就发出指令命令镜头的自动对焦机构运作，驱动镜片移动直到对焦检测器认为已经对准焦点了。

然而，曝光的光路却并不经过对焦检测器。曝光的瞬间，主副反射镜均翻起，经过镜头的所有光线均投射到主CCD感光元件上。在设计的时候，应该使得到对焦检测器的光路和最终曝光光路等长，这样对焦检测器就可以反映曝光时刻的对焦状况。然而，在实际情况下，由于制造的误差或者装配调节不当，这两个光路不等长，于是就会出现跑焦现象——对焦检测器认为已经对好了焦点，然而实际上却不是。这就是跑焦的机身原因。佳能的用户还有一种可能性，因为佳能希望大家都高价买佳能的镜头（巨贵无比），因此在电子部分作了手脚，如果机身发现使用的是副厂镜头，尤其是Sigma这种不交专利费完全靠破解测绘来生产兼容镜头的厂家，就会有意加大对焦误差。（这也是我为什么在数码单反时代坚决不买佳能的原因）

镜头当然也有可能跑焦，具体表现在由于镜头制造装配的过程中发生误差或者机件磨损等等原因，导致无法精确执行机身发来的指令。

 

这是Nikon D70(s)机身，可以看见主反射镜。轻轻将主反射镜翻起，可以看见副反射镜：

好在Nikon设计了可以微调对焦检测器的一个地方。将反射镜完全翻起之后，在快门旁边可以看到一个很小的内六角螺丝，1.5mm内径。转动这个螺丝，就可以微调藏在反光镜箱下面的对焦检测器的上下位置。默认状况下应该是出厂的时候就已经校准好了的。

 

那么我这情况是哪一种呢？最简单的方法莫过于替换法了。

我还有两个镜头，Nikkor 50mm F1.4 和 Sigma 18-125mm F3.5-5.6。经过替换测试，XHM在两台机身上均有跑焦情况，跑焦幅度一致。然而另两个镜头在两台机身上均可以非常准确地对焦。

这就充分说明了两台机身都没有问题，就是这个XHM镜头的问题。

 

哇~~~问题麻烦了~~~镜头这种东西可是精密的光学设备，差一个微米都不行的……肯定不敢拆开调。而我这个镜头没有全球联保……

别慌郁闷，顺便先打扫打扫相机内部。那台已经服役了两年多的D70内部已经积满了灰尘，CCD上面有100多颗灰，影响拍摄质量，顺便清除之。

 

还是不死心。想想，再想想。对了，刚买回来的时候不是好端端的吗，现在怎么就出问题了呢？使用频率的确很高，但是这个镜头做工非常好啊……

不管怎么说，先分析一下其光学结构。

根据官方网页上面提供的镜头光学结构图，其实判断不出太多的东西来：

 

但是把镜头拿在手里，就能够分析出一些道道了。

首先，镜头上有对焦环和变焦环。对焦环在前，说明很可能是前组对焦。如果采用后对焦(IF)设计，对焦环一般是放在后面的。

然后，仔细观察不同对焦位置和不同变焦位置时能够从镜头前面看到的镜片的相对位置，可以大概估计出镜头光学设计的方式。

我们先看看最近对焦距离和最远对焦距离的镜片情况：

 

同样在对焦于无穷远的状况下进行变焦，观察镜片组的移动（注意每个光学界面对闪光灯光源的反射，由于镀膜不同，其颜色有略微的不同，由此可以标定界面、识别镜片）：

 

由以上观察，加上同类型镜头的光学结构图（如它的上一代Sigma 70-200mm F2.8 DG EX HSM，佳能“小白”镜头）以及光学设计的一些理论，可以分析得出结论：

 两片直径很大的镜片起对焦作用，当被摄物体近的时候，其向前移动，直到移动到挨近第一组胶合镜片，达到最近对焦距离。这种设计可以使得镜头口径缩小，同时所需要的驱动力也大幅度减小。整个镜头的设计的思想仍然是20世纪50年代的变焦镜头标准设计方法中的一种，即+/-/+/-四组基本形式、负-正光学补偿法。变焦时变倍组向后移动，同时补偿组向前移动，到达一定程度再向后移动，使得像面维持恒定。中间多出来的那两片胶合镜片，不知道是否固定，极有可能属于补偿组。

 

由此，调整工作就比较好做了，因为只涉及到前面这两片对焦镜片。

 

我可以作出跑焦原因的假设：若因为某种原因，控制对焦镜片的转轮错位了，以至于旋转了规定的角度，实际上还要加上错位的角度，就使得实际驱动镜片移动的距离多于或少于应移动的距离，造成跑焦。这也可以解释为什么刚买回来的时候是好好的，而在高强度使用后会出现这样的问题。

 

那么，为什么会错位呢？问题可能就出在这个镜头的一大卖点——超声波马达上面。超声波马达非常厉害，而且很有特点的是，在自动对焦状态下，可以随时用手纠正对焦。抓拍的时候还是很有用的。它没有离合装置，任何时候（不管有点没电）都可以通过旋转对焦环来手动对焦。然而，一个有趣的现象是，即使超过了镜头能够对焦的范围，对焦环还是可以转动的，而且还有较大的摩擦。这就是错位的一个可能来源。另一个来源是，镜头马达非常强劲，从最近到最远对焦不到一秒钟。有时候镜头需要从最近到最远来搜索对焦点，经常会听到“啪”的一声，对焦镜片一下子达到了最远对焦位置，和机械限位装置发生碰撞，久而久之就可能发生错位。只要错位1毫米，就足以对实际焦点位置产生很重大的影响。

 

由于这个镜头倾向于首先向最远对焦位置搜索，因此，久而久之，指示就会向偏远方向漂移，亦即实际对焦点向前漂移。这与测试结果相吻合。因此，假设成立。

 

根据这个理论，既然可以撞错位，我同样也可以撞回来。于是，在达到最近对焦距离之后，再稍用力转动对焦环，企图往更近的地方对焦。转了若干圈之后，再次测试，情况有所好转。经过两次调整，焦点前移现象已经得到了很大程度的改善。实际测量，焦点前移已经改善到大约3mm，在实际拍摄中已经可以接受。按照同样的方法再多转几次，可望调整得更好。

 

嗯，到此为止，我的大炮又复活了！没有用任何工具！

 

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记得很小的时候就听过一个非常著名的故事：

 

斯坦门茨是一位著名的德国技术专家，一次美国福特公司的一台电机坏了，几经努力都没修好。于是他们请来了斯坦门茨。他检查之后，在电机外壳划了一条线，说：“打开电机，记号处里面的线圈减少16圈，毛病就好了。”人们将信将疑地照办了，果然成功。电机修好后，斯坦门茨向老板收取1万美元的报酬。老板说： “用粉笔划一道线就要1万美元，这也太贵了！” 斯坦门茨说：“用粉笔划一道线并不贵，只要1美元，但知道在哪里划线却要9999美元。”老板折服，照付了钱，并重金聘用了他。

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