Pentax的K卡口：种类及工作原理

大米

让我们看看一个自动光圈镜头的卡口。

1、先看非线性光圈收缩拨杆(stopping-down non-linear operating lever)是如何工作的。设定镜头为f8并且拨动拨杆到另一端，我们看到光圈张开了；放开拨杆，光圈又回到f8。然后，设定镜头为最小光圈，现在拨杆需要移动一个更长的距离，但是作用是一样的。

请注意下面几点：

• 拨杆只在“全开”和“设定的光圈”两个位置之间移动。所以当镜头设定在最大光圈时，此拨杆是不动的，这是对的，因为“全开”和“设定的光圈”实际是等同的。

• 所有的镜头，不管它的最大光圈是多少，当它光圈全开时此拨杆的位置是完全一致的。

• 镜头的光圈环同样变动一档，在大光圈位置变动和在小光圈位置变动，此拨杆的移动量是不同的的。

2、再看光圈耦合杆的作用。它在内部与光圈环相连，并且随之移动。而且我们可以发现，不同的镜头(不管其最大光圈多大)光圈全开时，此耦合杆的位置相对镜头卡口而言是完全一致的。

3、将镜头卡到机身上去：对准桔黄色的小点(镜头和机身上各有一个)，将镜头插入机身卡口，拧动镜头直到锁定销插入镜头上的槽口，于是镜头就牢牢地与机身结合了。

在拧动镜头的过程中，有两件重要的事情已经完成：

• 机身上的光圈收缩拨杆拨动镜头的非线性光圈收缩拨杆，使其移动到另一端的尽头，不管此时光圈环设定了哪一档光圈，镜头都保持光圈全开。

• 镜头的光圈耦合环推动机身上的模拟量光圈耦合环，使其偏转一个适当的角度，告诉了机身，镜头设定的光圈与最大光圈相差多少。

现在，为了得到正确的曝光，机身通过镜头全开光圈测光，得到一个快门速度，然后考虑光圈在实际曝光时将要收缩几档，减去这个量，就是正确的快门速度。

为了完成曝光，需完成下列步骤：

• 机身上的光圈收缩拨杆移开，松开光圈耦合环，使光圈收缩到设定档位，反光镜上翻；

• 快门打开；

• 延时；

• 快门关闭；

• 反光镜落下，光圈收缩拨杆回到使镜头保持光圈全开的初始位置。

在有景深预视功能的机身上，按下预视按钮可带动光圈收缩拨杆动作(即按下按钮可使使光圈得以收缩到设定档位)。

对非自动光圈的镜头、螺口镜头(以转接环与机身相连)，测光时的光圈与曝光时的光圈相差的量为零，光圈耦合杆实际并不与光圈环相连，而是固定的，表明曝光时镜头的光圈不会收缩。而且这类镜头上也没有非线性光圈收缩拨杆。

KF 卡口

AF控制模块被装在机身内，而AF马达则是在镜头内的。

George de Fockert 通过试验发现：

各触点的说明如下：

1、当镜头电源接通，其中镜身上某个对焦按钮被按下时，这个稍稍凹陷的触点激活相机的测光和对焦检测模块。与半按快门释放钮的效果是一样的。短接此触点和镜头卡口的金属可激活相机的测光和对焦检测模块；

2、似乎没有用(镜头上没有对应的触点)；

3、提供一个低电压，使镜头向无穷远方向对焦；

4、提供一个低电压，使镜头向镜头最近对焦处对焦，1.2米；

5、似乎没有用(镜头上没有对应的触点)。

试验用的低电压来自万用表的电阻档。

[ 本帖最后由 大米 于 2007-3-19 02:42 编辑 ]

大米

看完之后不禁产生一个疑问：光圈收缩拨杆能够精确的工作吗？这种机械式的结构…… 但是如果有缺陷的话这种设计也不会一直沿用几十年。可是别的相机上都没有。我还经常想，万一不小心把这根杆碰歪了怎么办啊~

大米

KA 卡口

相对K卡口，KA卡口有五个重要的变化：

• 镜头光圈环上多了一个“A”档。

• 镜头卡口上有一个园头小针，当光圈选定“A”档时，小针伸出，非“A”档时小针收回。

• 镜头通过卡口上排列于园头小针周围的的塑料/金属点传递光圈信息。

• 机身有六个电子触点，读取镜头上的园头小针和塑料/金属点的信息。

• 镜头的光圈收缩拨杆的移动量相对光圈环是线性的，换言之，一档光圈的变动，无论是在光圈范围的何处变动，光圈收缩拨杆需要的位移量都是一样的。

当镜头的光圈设定在非“A”档时，镜头和机身的工作方式与K卡口一致。光圈收缩拨杆方面的差异(注：非线性和线性)不会造成问题，因为他们都是移动到这端或那端的尽头。这个移动的结果当然是受设定的光圈的(从镜头内部)限制的。
当“A”档被选定时，机身则可以控制镜头的光圈，靠光圈收缩拨杆只移动一个特定的距离来实现。光圈的范围，则由镜头上的触点给出。而机身通过园头小针的状态知道镜头是否设定在“A”档。
机身按照程序曲线，确定在给定的环境亮度下、使用给定最大光圈的镜头时应该用哪一曝光组合(快门&光圈组合)，光圈收缩拨杆的移动量于是也确定了，由于在带“A”的镜头上移动量是线性的，计算是很容易的。
George de Fockert 在Program A机身 上，尝试了触点的所有32个组合，通过在P模式下查看取景器中显示的最大最小光圈，得到了触点的组合含义。在此用 xxx*xx的形式列出来，x可取0(金属)或1(塑料)，*则是那个用来指明是否设定了“A”档光圈的园头小针。

大米

George的发现：

光圈范围	f/16	F/22	F/32	F/45
----	001*10
----	001*11
F/1.2	011*10	000*00
F/1.4	011*11	000*01
F/1.7	101*10	010*00	001*00
F/2.0	101*11	010*01	001*01
F/2.5	111*10	100*00	011*00	000*10
F/2.8	111*11	100*01	011*01	000*11
F/3.5		110*00	101*00	010*10
F/4.0		110*01	101*01	010*11
F/4.5			111*00	100*10
F/5.6			111*01	100*11
F/6.7				110*10
F/8.0				110*11
表1、卡口触点与最终光圈的关系

于是我们得到编码r1r2m1*m2r3， r1r2r3 代表光圈范围，从8.5开始，以半档递减(000=8.5, 001=8.0, 010=7.5, 011=7.0, 100=6.5, 101=6.0, 110=5.5, 111=5.0)，而m1m2 代表最小光圈(00=22, 01=45, 10=32, 11=16)(注：由光圈范围和最小光圈，即可得到最大光圈)。

f16的最小光圈是很少见的，只有螺口镜头是这样。

Pentax-KA卡口的腾龙百搭接环

当Joachim Hein读到上面的内容，他马上明白了某些Pentax KA卡口的腾龙镜头的问题的由来。那是因为使用了Adaptall (国内称“百搭接环”)的镜头的最终光圈范围太窄而无法用触点的排列来标明，某些镜头最小光圈为f22，有“AE”档(等同于Pentax的 "A"档)；另外一些最小光圈为f32而且没有 "AE."档， 对这些f32的镜头，Pentax-KA 接环将这档光圈变成了“A”，同时最小光圈变成了f/22。

请参见上表的第二列，可见没有一个触点的组合可标明一只光圈范围为f/4.5 (或更慢的) 到f/22的镜头，腾龙于是在卡口上标记最大光圈为f/4 并在手册中给予警告，要求拍摄者必须注意取景器中的光圈读取窗(在P30和P50机身上没有！)确认真正使用的光圈。

大米

KAF 卡口

KAF 技术被叫做SAFOX，其工作方式与ME-F上的完全不同。

KAF机身与镜头上的触点和KA机身与镜头是一样的。实际上，KA镜头可以装再KAF机身上，反之亦然，信息的交换如前所述。

不过KAF 机身增加了一个触点，用来串行地传输数字信息，其信息的传递交换协议尚未公开，但可以推导出如下结论。

F-系列镜头内有一个数字芯片，似乎是由那个*触点供电的。镜头的信息包括：

镜头焦距(用来保证更有效地闪光工作和计算最慢的可手持拍摄的快门速度)。知道了镜头的焦距，机身就能确定镜头的涵盖范围和(1/焦距)(变焦时该数值会变)，以及设定光圈的数值。焦距信息精确到足以分辨35mm和28mm的镜头，以使F-系列闪灯在不能覆盖镜头的视角时发出警告。同时，也使可自动变焦的F-系列闪灯能随时变焦以匹配当前使用镜头的视角。光圈信息用来在取景器中显示数字形式的光圈值，即使光圈环不在“A”档也能显示。而使用A-系列镜头，其光圈值仅能在P和TV模式下在取景器中显示 。而且镜头还能向机身提供足够的信息，确定使用机身内置闪光灯时是否有遮边现象。

KAF镜头可提供分区测光。此模式下，机身从画面的多块区域得到测光数据，从而计算出比单点测光和偏重中央测光“更好”的曝光组合，分区测光可以对诸如逆光等等复杂情形下的拍摄作出补偿，这种测光方式需要 A-、 F- 或 FA-系列镜头的配合才可用。

我们自然会想到：为什么用K-和 M-系列镜头时不能用分区测光呢？. John Francis 提出机身需要知道镜头的最大光圈，才能测得光的绝对亮度，没有这个数据(而K-和 M-系列镜头恰恰不能提供)，无法区分一只阴天测光的f/1.4镜头和晴天雪地中测光的f/4 的镜头。

接着的问题是：“机身是如何区分A-系列镜头和早期的镜头呢？(尤其当其光圈不在“A”档时)”。一些PENTAX文献指出， A 50/1.2 镜头不能分区测光，这只镜头所有触点都是金属的，在A-系列镜头中是独一无二的，换言之，它的卡口是与K/M 系列镜头相同的。所有其他A 镜头都有至少一个塑料触点。所以，机身一定是通过寻找至少一个不导电的触点来辨认的。

镜头内部有一块ROM芯片，存储了定焦头的程序曲线(亮度/快门速度/光圈)或变焦头的多至三条程序曲线(分别用于不同焦距时)。对焦距离由镜身内的硬件得到：多条细长平行的导电/绝缘带被粘在镜头旋转的部件上。同样多的触点固定在镜头不旋转的部件上，当镜筒因对焦而转动时，不同的导电/绝缘带组合就被检测到。在F 50/1.7中，有四条导电/绝缘带，可组合得到最多16个不同的距离值。不过，有的镜头并没有用上全部组合。

类似的技术当然也用在焦距的检测上。

ZX-50/MZ-50 的卡口

ZX-50的卡口是一个取消了模拟量光圈耦合杆的 KAF 卡口。因此，机身无法知道曝光时镜头将收缩几档光圈，在P和TV模式下不会造成任何问题，因为此时由机身控制着光圈；然而在 Av 和 M模式下， ZX-50/MZ-50 则认为镜头是全开的，如果镜头实际设定了收缩X档，则将会造成X档的欠曝。Pentax 称这种测光模式为“非测光手动曝光”，这种说法是恰当的，因为曝光数据必须以其他方式得到。

(注：应该指出以上说法只适用于A-以前的镜头，在使用A-、F-、FA-系列镜头时，只要光圈设定“A”档，则AV、M模式也不会有曝光的问题，非自动光圈镜头和螺口镜头也不会有曝光的问题，只是只能用AV和M模式，因为机身无法控制其光圈)

若是A-以上的镜头，则毫无问题，无论哪种模式。)

大米

KA2 和 KAF2 卡口

(注：请注意左上那个图的power zoom 电源触点，MZ5N、MZ3、Z1-p等机都有，而这并未包括在K卡口的标准设计中，所以，非PENTAX的K口镜头有可能因为它而发生不兼容，记得在摄影与摄像杂志上有篇文章说一只理光镜头无法装上Z1-p，好象就是这个原因------那只理光镜头在此位置多出点东西。)

机身内的中央处理器(CPU)和数据处理器 (DPU)与 镜头中的CPU相连，传递变焦、距离、MTF、可能还有power-zoom 的信息。在手动变焦头中，CPU是4位 的， power zoom头则是8位的。

MTF图是如何传递的？还有没有其他信息在机身和和镜头之间交换呢？

(xitek注：估计不会传递MTF曲线，但会传递一个最佳光圈值，以供MTF优先方式使用。)

(注：原文到此，提了一个问题就结束了，虽然看起来应该还未结束。)

大米

K卡口的演变  


旭光光学公司最早的4架单反机诞生于1951年至1957年。他们使用了螺丝卡口(M37×1，直径37mm，螺距1mm)。这4款相机只取得了有限的成功。于是在1957年，一种新的螺丝卡口被用于“旭光潘太克斯”相机，并被称为标准螺丝卡口(通常称M42卡口，因为其42mm的直径，螺距依然是1mm)。在1961年，旭光潘太克斯S3相机面世，采用了一种改进过的标准螺丝卡口，可以全开光圈测光，值得称道的是，这个新的卡口是完全向下兼容的。

1975年，当潘太克斯意识到M42的缺点后，插刀式K卡口的雏形登场了，此后，又在此基础上增加了许多新的特性，诸如程序曝光、自动对焦、电动变焦。。。。但是并未牺牲与最初型号的兼容性。因此，一只K口镜头，不论它是哪一类型的K口，都可以卡在任何类型的K口机身上。

PENATX的K卡口已经有很长的历史。这种插刀式卡口于1975年取代了M42(螺丝口)，并一直沿用至今。它长寿的一个主要原因，是PENTAX在增加新的功能时，做到了新老技术完全兼容。除了很少几个例外，所有的自K卡口诞生以来的PENATX 35mm器材都能通用。

[注：有两个机身-镜头兼容性的例外情况：为了降低成本，PENTAX将最低端的MZ/ZX机身设计成只能用带“A”档的镜头(SMC-A、SMC-F和SMC-FA)且选定“A”档时才可正确测光。不满足此要求的话，MZ-50/ZX-50会发生欠曝，而MZ-30/ZX-30则完全不能正常工作。]

在K卡口上增加新的功能，总是导致新产品线/新的系列的重新命名，加上K卡口的长寿，产生了一些名称上的混乱。更何况，与其他公司一样，PENTAX也在不同的国家用不同的编号来发售同一产品。最明显的例子是MZ/ZX和Z/PZ机身。如：MZ-5n机身与ZX-5n是同一型号，Z-50和PZ-50也是同一型号。ZX和PZ编号机身，在美国市场发售、保修，MZ和Z机身则用于其他市场。使用双重编号的确切的原因尚不得而知，但据推测有下列一些：某些名称在某一语言中具有贬义；某一名称在某些语言中则更好听；不同的编号便于区分水货；不同的编号便于海关计税。

在下面的段落里，列举了全部种类的K卡口机身和配套的镜头(按功能从低到高的顺序)。除非另作说明，每一类卡口都有前一类的功能加上这一类介绍的功能。

手动对焦卡口

K 卡口(非自动光圈)

机身：(未列出)

镜头：折反：SMC 1000 mm f/11, SMC 2000 mm f/13.5, SMC-M 2000 mm f/13.5, SMC 400-600 mm f/8-f/12; 非自动光圈：SMC 28 mm f/3.5 Shift, SMC 85 mm f/2.2 Soft, SMC 400 mm f/5.6, SMC 500 mm f/4.5, SMC 1000 mm f/8, SMC 135-600 mm f/6.7

此卡口可实现快速结合和镜头的精确角度对齐。

折反镜(Mirror lenses)没有光圈叶片，所以只有一个固定光圈值，最直接的后果就是他只能实现手动(M)和光圈优先(AV)模式。

非自动动光圈镜头(Manual diaphragm lenses)的光圈叶片总是停留在由光圈环设定的位置，因此，仅可收缩光圈测光。于是，取景、构图和对焦需要全开光圈进行，而测光、预测景深和曝光时，又要收缩光圈。

这些镜头的前组镜片是不旋转的，所以对焦不会对偏光镜的使用产生影响。

K 卡口 (自动光圈):

机身：K-系列，M-系列，LX

镜头：所有上面未列出的SMC和SMC-M 镜头

一只装在机身上的自动光圈镜头将保持在最大光圈处，而不论光圈环设定在何位置，仅仅在曝光的瞬间，才被机身驱动，(自动)收缩光圈。这样的工作方式给拍摄带来了方便，却使得预测景深需要附加专门的装置(只在高级机身上提供)。

SMC和SMC-M镜头之间的差别是后者被设计得更小更轻一点。然而，也有一些SMC镜头，并未经过光学结构上的改变，就被重新赋予SMC-M的命名。

KA 卡口：

机身：A 系列, P 系列

镜头：SMC-A

所有此卡口的镜头，其光圈环都有数字档(如K-mount镜头一样)和一个“A”档。当数字档被选定时，SMC-A镜头就象一只自动光圈的K口镜头一样；而当选定“A”档时，机身则完全控制着镜头的光圈，从而使快门优先(Tv)和程序(P)模式得以实现。

KA2 卡口

机身：MZ-M, ZX-M

镜头：未列出

PENTAX没有充分地解释KA和KA2卡口的区别，但从ZX-M简单地的体会一下，可知它基本上是去掉了自动对焦驱动杆的KAF2卡口(见下)。ZX-M/MZ-M能读取F-或FA-系列镜头的光圈和焦距。光圈值显示在取景器中，即使镜头不在“A”档也如此。焦距值则用来确定最低手持速度、闪光同步速度以及用来确定闪灯的视角是否足以覆盖镜头的视角。

自动对焦卡口

KF卡口：K卡口(自动光圈)的扩展

机身：ME-F

镜头：AF35-70f/2.8

这是最早投放消费市场的自动对焦单反机之一。其特点是AF检测器和AF电路在机身内，而AF马达则被放置在镜头内。这种方式不久就被发现是不够经济的并终遭放弃，被更廉价的技术(所有的AF组件都置于机身内部)取代。因此，ME-F和AF35-70f/2.8必须一起使用才具有AF功能。但是，使用所有K-系列镜头，ME-F都能提供合焦指示。

KAF卡口：KA卡口的扩展

机身：SF-系列、MZ-7/ZX-7、MZ-50/ZX-50

镜头：SMC-F

AF检测器、马达、控制电路都被置于机身内，机身上有开关可取消自动对焦，使用手动对焦。这听起来似乎很有吸引力，但要知道，AF镜头手动对焦的手感却是很差的。因为为了配合小而轻的低耗能的AF马达，AF镜头都采用了较松的对焦环机构。

机身和镜头的设计使得此类卡口可传递镜头焦距(对变焦头而言，是当前选定的焦距)和对焦距离信息。这些数据主要被用来改善闪光控制，使之更为容易和有效。

许多此类镜头的前组镜片是旋转的，在使用偏光镜和渐变镜时会带来一些麻烦。

PANTAX的AF机身结合MF镜头可提供所谓的焦点锁定功能(注：即“陷井对焦”)。其含义是按下快门时，并不释放快门曝光，直到机身的AF检测器检测到合焦为止。合焦可以是因为镜头重对焦达到的，也可通过改变相机和被摄物之间的距离达到。

KAF2卡口：(手动变焦)

机身：未列出

镜头：SMC-FA(手动变焦)

此类镜头可传递MTF信息给机身，从而实现成像质量优先的曝光模式。

KAF2卡口(power zoom)

机身：Z-系列、PZ-系列、MZ-系列、ZX-系列(已在KA2和KAF卡口中列出的机型除外)

镜头：SMC-FA(power zoom)

此类卡口增加了电动变焦功能，机身控制电动变焦功能的工作。镜头有变焦马达、一个按钮和一个三段滑动开关。变焦环向远离机身的方向推动时，转为电动变焦，拉向机身方向时，为手动变焦。在电动变焦位置时，扭转变焦环可以以三个速度变焦(扭转角度越大，变焦速度越快)。

下列功能得以实现：(并非所有KAF2机身都具有全部功能)

镜头自动缩回：当主电源关闭时，镜头自动变焦到镜身长度最短的位置。

影像尺码循迹：镜头从长焦端向短焦端或从短焦端向长焦端变焦(自动的)以维持被摄主体影像尺寸固定，而不受主体的距离变化的影响。(例如，摄影者向主体走近或走远)

电动变焦：镜头焦距由变焦马达驱动变焦，可以通过变焦环或机身控制。

焦距锁定：按下按钮，镜头立刻变焦到预先设定好的焦距。预设焦距是用变焦环来设定的(滑动开关在“AS”位置时)。

放射效果：曝光中途时，镜头开始变焦，产生射向主体或由主体发出的变焦线条。(爆炸效果)

mzeins

原帖由 大米 于 2007-3-19 02:25 发表
看完之后不禁产生一个疑问：光圈收缩拨杆能够精确的工作吗？这种机械式的结构…… 但是如果有缺陷的话这种设计也不会一直沿用几十年。可是别的相机上都没有。我还经常想，万一不小心把这根杆碰歪了怎么办啊~

非线性拨杆只有两个位置：开启和关闭，所以不存在精度问题，精度取决于光圈耦合环是否能精确定位当前光圈位置，机身靠光圈耦合环的旋转角度确定收缩光圈后的事迹通光量，两者必须匹配。

线性拨杆的精度要求很高，我就见过有的副厂的带有A档的镜头，镜头上的光圈拨杆在小光圈时定位不准，造成曝光不准确。——如果是修相机的，能把这种定位不准的问题调节过来。

在电子时代之前，各家都是使用机械的光圈收缩拨杆和光圈耦合环。

如果你用的是没有A档的镜头，这根杆弯点问题不大；如果是带有a档光圈的镜头，可能会造成小光圈下曝光不准。

大米

原帖由 mzeins 于 2007-3-19 09:35 发表


非线性拨杆只有两个位置：开启和关闭，所以不存在精度问题，精度取决于光圈耦合环是否能精确定位当前光圈位置，机身靠光圈耦合环的旋转角度确定收缩光圈后的事迹通光量，两者必须匹配。

线性拨杆的精度要 ...

感觉一直沿用这种设计很大程度上是为了保证其兼容性。多么老的镜头都能用，不必因为换了接口而让以前老相机的镜头闲置。