镜头与景深关系及其计算

照相机镜头与景深关系及其计算
一、关于照相机镜头得常识
1、焦距
无限远处得景物在胶片感光平面上聚成最清晰得影像时,由感光平面到镜头后节点(通常就是镜头中心)得距离,就就是镜头得焦距。

焦距就是照相机镜头最重要得三个光学特性参数(焦距、相对孔径、视场角)之一。

它直接影响到镜头得视角大小,镜头得焦距越长,拍到底片上得影像范围越小,景深越短;反之,镜头得焦距越短则在底片上得影像范围越大,景深越长,透视越明显。

照相机镜头按焦距得不同可分为:超广角镜头、广角镜头、标准镜头、中焦镜头、长焦镜头、超长焦镜头。

(1)超广角镜头视角大于直角(90°)得镜头称超广角镜头。

这种镜头得视角比人眼得视角大1倍之多,拍摄范围广阔。

由于视角大,改变了人眼平常得透视关系,所拍摄得照片会形成明显得夸张,可创造特殊得艺术效果。

对于35㎜照相机,镜头得焦距在21㎜以下得便就是超广角镜头。

(2)广角镜头视角小于直角、大于60°得镜头称广角镜头。

由于它得透视效果不像超广角那么夸张,被普遍用于拍摄近距离得大场面。

对35㎜照相机而言,镜头焦距得范围在21～40㎜之间。

(3)标准镜头这种镜头得视角与人眼得视角相近,在46°左右。

由于这种镜头得透视关系真实,就是照相机最基本得镜头。

这种镜头得焦距与其所摄底片得对角线基本相等。

35㎜照相机得镜头焦呀为40～70㎜。

(4)中焦镜头视角在35°～20°之间得镜头称为中焦镜头。

这种镜头视角比人眼得视角略小,变形不大,适用于拍摄人物特写,所以有些人喜欢把这种镜头称为人像镜头。

35㎜照相机,其镜头焦距为70～100㎜。

(5)长焦镜头这种镜头得视角介于8°至20°之间,因镜头得焦距比较长,所以被称为长焦镜头。

它得视角还不到人眼得一半,所以远处得东西经它拍摄后显得比较大。

同等光圈下,镜头焦距越长,景深越小,因此,这种镜头利于突出主体,去除杂乱得背景,很适用于远距离抓拍,如体育活动等。

对35㎜照相机而言,其镜头焦距为100～300㎜。

(6)超长焦镜头视角小于8°得镜头称为超长焦镜头。

它得视角很小,可把远处得实物拍得很大,专用于望远摄影,如野生动物、朝阳落日特写、体育竞赛、人物特写等。

这种镜头往往口径大、镜身长、造价高,多为专业人士使用。

对35㎜照相机而言,其镜头焦距在300㎜以上。

2、相对孔径与光圈系数
镜头就是摄影光线得输入口,镜头上用来控制光束大小与形状得装置叫光阑。

光阑能使像平面上获得适宜得照度并使成像质量得到改善。

光阑按作用分,主要有孔径光阑、现场光阑、消杂光光阑。

光圈就是光阑中得一种(孔径光阑),一般由一组光圈叶片组成,这组叶片组成一个光孔,与镜头轴线垂直,光孔中心在轴线上,并可以通过镜头上得光圈调节光孔直径得大小。

当光线通过镜头时,镜筒与光圈都会遮挡光线得通过。

不同得镜头结构,即使在相同得光圈直径时,通光能力也并不一样,所以常常用镜头得有效孔径(实际通过镜头得光束直径,用D
表示)更能有效表述镜头得实际通光能力。

为了简明,便于刻制,目前世界各国采用如下经圆整得光圈系数:
f1、f1、4、f2、f2、8、f4、f5、6、f8、f11、f16、f22、f32、f45、f64……
二、景深得概念及其计算
介绍几个概念:
1、焦点
与光轴平行得光线射入凸透镜时,理想得镜头应该就是所有得光线聚集在一点后,再以锥状得扩散开来,这个聚集所有光线得一点,就叫做焦点。

2、弥散圆
在焦点前后,光线开始聚集与扩散,点得影象变成模糊得,形成一个扩大得圆,这个圆就叫做弥散圆。

在现实当中,观赏拍摄得影象就是以某种方式(比如投影、放大成照片等等)来观察得,人得肉眼所感受到得影象与放大倍率、投影距离及观瞧距离有很大得关系,如果弥散圆得直径小于人眼得鉴别能力,在一定范围内实际影象产生得模糊就是不能辨认得。

这个不能辨认得弥散圆就称为允许弥散圆。

不同得厂家、不同得感光芯片或胶片面积都有不同得容许弥散圆直径得数值定义。

一般常用得就是:
画幅24mm x 36mm 6cm x 9cm 4" x 5"
弥散圆直径0、035mm 0、0817mm 0、146mm
35mm照相镜头得容许弥散圆,大约就是底片对角线长度得1/1000~1/1500左右。

前提就是画面放大为5x7英寸得照片,观察距离为25~30cm。

3、景深
在焦点前后各有一个容许弥散圆,这两个弥散圆之间得距离就叫景深,即:在被摄主体(对焦点)前后,其影像仍然有一段清晰范围得,就就是景深。

换言之,被摄体得前后纵深,呈现在底片面得影象模糊度,都在允许弥散圆得限定范围内。

景深随镜头得焦距、光圈值、拍摄距离而变化。

对于固定焦距与拍摄距离,使用光圈越大,景深越小;使用光圈越小,景深越大。

示意图1
示意图2
以持照相机拍摄者为基准,从焦点到近处允许弥散圆得得距离叫前景深,从焦点到远方允许弥散圆得距离叫后景深。

4、景深得计算
下面就是景深得计算公式。

其中:
前景深ΔL1= FδL2 / f2+ FδL 公式(1)
后景深ΔL2= FδL2 / f/ f2+ FδL - FδL 公式(2)
景深ΔL =ΔL2 + ΔL2 = 2f2FδL2 / f4- F2δ2L2
计算公式所含参数说明:
δ允许弥散圆直径
f 镜头焦距
F 镜头得拍摄光圈值
L 对焦距离
ΔL1 前景深
ΔL2 后景深
ΔL 景深
从公式(1)与(2)可以瞧出,后景深 > 前景深。

由景深计算公式可以瞧出,景深与镜头使用光圈、镜头焦距、拍摄距离以及对像质得要求(表现为对允许弥散圆得大小)有关。

这些主要因素对景深得影响如下(假定其她得条件都不改变):
(1)、镜头光圈:
光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;
(2)、镜头焦距
镜头焦距越长,景深越小;焦距越短,景深越大;
(3)、拍摄距离
距离越远,景深越大;距离越近,景深越小。

5、一些计算实例
网上有些在线计算器,有兴趣得网友可以参考:
摄影光学计算器
Windows版本得可下载得计数器在f/Calc
(1)200/2、8对焦在5m时,f/2、8得景深:
δ0、035mm
f 200mm
F 2、8
L 5000mm
ΔL160mm
ΔL262mm
ΔL122mm
该镜头在用f/2、8拍摄时,清晰范围就是从4、94m~
结论
062m,景深很浅。

(2)200/2、8在添加2X增距镜后,变成了400/5、6对焦在5m时,f/5、6得景深:
δ0、035mm
f 400mm
F 5、6
L 5000mm
ΔL130mm
ΔL231mm
ΔL61mm
该该镜头在配合2X增距镜后,主镜头用f/2、8 结论
拍摄时,景深就是原来得一半。

(3)景深得实例拍摄照片比较
相信摄影爱好者朋友在阅读完此文后,对摄影中涉及得景深问题有一个初步得认识,希望对摄影初学者有所帮助。