先介紹幾個概念:
1、焦點(focus)
與光軸平行的光線射入凸透鏡時,理想的鏡頭應該是所有的光線聚集在一點后,再以錐狀的擴散開來,這個聚集所有光線的一點,就叫做焦點。
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2、彌散圓(circle of confusion)
在焦點前后,光線開始聚集和擴散,點的影象變成模糊的,形成一個擴大的圓,這個圓就叫做彌散圓。
在現實當中,觀賞拍攝的影象是以某種方式(比如投影、放大成照片等等)來觀察的,人的肉眼所感受到的影象與放大倍率、投影距離及觀看距離有很大的關系,如果彌散圓的直徑小于人眼的鑒別能力,在一定范圍內實際影象產生的模糊是不能辨認的。這個不能辨認的彌散圓就稱為容許彌散圓(permissible circle of confusion)。
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不同的廠家、不同的膠片面積都有不同的容許彌散圓直徑的數值定義。一般常用的是:
畫幅 |
24mm x 36mm |
6cm x 9cm |
4" x 5" |
彌散圓直徑 |
0.035mm |
0.0817mm |
0.146mm |
35mm照相鏡頭的容許彌散圓,大約是底片對角線長度的1/1000~1/1500左右。前提是畫面放大為5x7英寸的照片,觀察距離為25~30cm。
3、景深(depth of field)
在焦點前后各有一個容許彌散圓,這兩個彌散圓之間的距離就叫景深,即:在被攝主體(對焦點)前后,其影像仍然有一段清晰范圍的,就是景深。換言之,被攝體的前后縱深,呈現在底片面的影象模糊度,都在容許彌散圓的限定范圍內。
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景深隨鏡頭的焦距、光圈值、拍攝距離而變化。對于固定焦距和拍攝距離,使用光圈越小,景深越大。
示意圖1 |
示意圖2 |
以持照相機拍攝者為基準,從焦點到近處容許彌散圓的的距離叫前景深,從焦點到遠方容許彌散圓的距離叫后景深。
4、景深的計算
下面是景深的計算公式。其中:
δ |
―― |
容許彌散圓直徑 |
f |
―― |
鏡頭焦距 |
F |
―― |
鏡頭的拍攝光圈值 |
L |
―― |
對焦距離 |
ΔL1 |
―― |
前景深 |
ΔL2 |
―― |
后景深 |
ΔL |
―― |
景深 |
|
|||||||||
|
|||||||||
|
從公式(1)和(2)可以看出,后景深 > 前景深。
由景深計算公式可以看出,景深與鏡頭使用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對像質的要求(表現為對容許彌散圓的大小)有關。這些主要因素對景深的影響如下(假定其他的條件都不改變):
(1)、鏡頭光圈:
光圈越大,景深越??;光圈越小,景深越大;
(2)、鏡頭焦距
鏡頭焦距越長,景深越??;焦距越短,景深越大;
(3)、拍攝距離
距離越遠,景深越大;距離越近,景深越小。
5、一些計算實例
網上有些在線計算器,有興趣的網友可以參考:
攝影光學計算器
Windows版本的可下載的計數器在
f/Calc
(1)、200/2.8對焦在5m時,f/2.8的景深:
δ |
= |
0.035mm |
f |
= |
200mm |
F |
= |
2.8 |
L |
= |
5000mm |
ΔL1 |
= |
60mm |
ΔL2 |
= |
62mm |
ΔL |
= |
122mm |
結論 |
: |
該鏡頭在用f/2.8拍攝時,清晰范圍是從4.94m~5.062m,景深很淺。 |
(2)、200/2.8+2X=400/5.6對焦在5m時,f/5.6的景深:
δ |
= |
0.035mm |
f |
= |
400mm |
F |
= |
5.6 |
L |
= |
5000mm |
ΔL1 |
= |
30mm |
ΔL2 |
= |
31mm |
ΔL |
= |
61mm |
結論 |
: |
該鏡頭在配合2X增距鏡后,主鏡頭用f/2.8拍攝時,景深是(1)的一半。 |
景深的實際拍攝照片
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原文標題:【光電智造】光學基礎知識:焦點、彌散圓、景深:概念與計算
文章出處:【微信號:今日光電,微信公眾號:今日光電】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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