鏡頭焦距 光圈 物距與景深之間的關係

2021-09-19 07:18:03 字數 1900 閱讀 7228

光學鏡頭選擇時,景深是影響成像效果的引數之一,這裡記錄鏡頭景深的幾個影響因素及之間的關係。

焦距是指平行光入射時從透鏡光心到光聚集之焦點的距離,焦距大家都清楚,不再細說。

光圈是乙個用來控制光線透過鏡頭,進入機身內感光面光量的裝置,它通常是在鏡頭內。進光量與鏡頭有效透光孔直徑d的平方成正比,與鏡頭焦距f成反比,d與f的比值稱為相對通光孔徑,其倒數f/d,稱為光圈數,也稱f數。光圈f值越小,通光孔徑越大,在同一單位時間內的進光量便越多。

光圈的作用在於決定鏡頭的進光量,f後面的數值越小,光圈越大,而進光量也就越多;反之,則越小。簡單的說,在快門速度(**速度)不變的情況下,光圈f數值越小光圈就越大,進光量越多,畫面比較亮;光圈f數值越大光圈就越小,畫面比較暗。

完整的光圈值系列如下:f/1.0,f/1.4,f/2.0,f/2.8,f/4.0,f/5.6,f/8.0,f/11,f/16,f/22,f/32,f/44,f/64,光圈的檔位設計是相鄰的兩檔的數值相差1.4倍(2的平方根1.414的近似值),相鄰的兩檔之間,透光孔直徑相差根號2倍,透光孔的面積相差一倍, 感光面上形成的影像的亮度相差一倍,維持相同**量所需要的時間相差一倍。

景深可以簡單理解為被拍攝物體在感光元件(膠卷、ccd、cmos)上能夠清晰成像的距離範圍,在理解景深前,首先需要了解瀰散圓概念。

焦點為光線聚集最緊密的位置,在焦點的前後,光線開始擴散,原來的乙個點,就形成了乙個擴大的圓斑,這個圓叫做瀰散圓,根據人眼的鑑別能力,一定範圍內擴散的瀰散圓,人眼是不能分辨的,或者認為是可接受的,即依然認為是乙個點,此時的瀰散圓稱為容許瀰散圓。

如下圖所示,沿光軸方向物方,焦點的前後,各有乙個容許瀰散圓位置,這兩個位置之間的距離就叫做景深,位於這個範圍內的被攝物,成像後就被分辨為(或接受為)清晰的。瀰散圓所在位置分別稱為近點和遠點,與物方焦點的距離,分別稱為前景深和後景深,後景深大於前景深。

參考上圖,景深計算公式如下:

景深還有個近似計算公式,更加直觀,見以下所述。

下圖比較清晰地總結了影響景深的引數,其中說明了景深的近似計算公式:dof≈2cnu2/f2,以此公式,即可得到各種成像引數對景深的影響,以下描述中:dof——景深,c——容許瀰散圓直徑,n——光圈f值,u——景物對焦距離,f——鏡頭焦距。

景深與光圈近似成反比關係,即光圈越大,景深越小(光圈越大,f值越小,進光量越多,有效孔徑越大,景深越小)。以下兩圖說明了此關係。

景深與焦距f的平方近似成反比關係。即焦距越長,景深越小。而且由於平方關係,所以焦距f對景深的影響比光圈n更大;

焦距與景深的關係不太好理解,網上能解釋清楚的除用光學專業知識外,其他的基本就以上一句話,所以找了以下的乙個圖,藉此來理解。

景深與被攝物距離u的平方近似成正比關係。即物距越大,景深越大。同樣,由於平方關係,景物距離u對景深的影響也比光圈更大。

當物距遠到一定程度後,在乙個特定的物距之後一直到無窮遠都可以清晰成像,稱為超焦距,見下圖。

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