第6章 光学镜头及其应用

指镜头的入射光孔直径（D）与焦距（ f ）之比。
（2）光圈系数 F
相对孔径( D/f )的倒数( f/D）称为光圈系数。 F＝f/D
常见的有：1.4、 2、2.8、4、5.6、8、11、16、22.
2、性质
（1）相对孔径和光圈系数与镜头光通量的关系
光圈指数每增加一级，则进光量减小一半。
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（1）相对孔径和光圈系数与镜头景深的关系
光圈等概念。 掌握各类镜头的画面造型特点、表现
潜能和不足之处以及拍摄的注意点。
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第一节 镜头的光学特性
第 六
镜头概述
章 镜头的两种含义：
光 学
wk.baidu.com 技术上
镜
• 指光学透镜及金属部件组成的一种光学器件。
头 及
• 质量好的摄像机镜头：由多片正、负透镜组成，
其
带有自动光圈、电动变焦装置等。
• 指摄像机上的光学透镜组。 • 镜头光学特性的技术性能、组配关系对画面
造型及其意义的表达有重要的影响。 • 对摄像人员来讲，要掌握镜头的焦距、视场
角和相对孔径对画面产生的影响。
镜头的光路图
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第 六 章
第 一 节
光 学 镜
镜 头
头的
及光
其 应 用
学 特 性
镜头分类
按使用场合分
光圈越大，景深范围越小
光圈越小，景深范围越大。
五、关于自动光圈
自动光圈：采用镜头视野范围内光照情况的 技
术平均值而确定的光圈数。
自动光圈只能对被摄场景的曝光控制作出技术性处理 有意识、有目的的动态用光和艺术处理只能由手动光圈 才能更好的表现。 对镜头曝光的有意图控制和不同景深的选择性运用，是 摄像人员实现创作意图、取得最佳画面效果的有效手段。
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第 六 章
第 一 节
光 学 镜
镜 头
头的
及光
其 应 用
学 特 性
镜头按焦距分类
标准镜头
• 焦距与像平面对角线接近或相等的镜头 • f=25mm
长焦距镜头
• 焦距大于像平面对角线的镜头 • f>25mm
广角镜头
• 焦距小于像平面对角线的镜头 • f<25mm
变焦镜头
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• 影响通过光阑的光通量的因素
–有效孔径D、光圈的焦距f
–相对孔径D/f，光圈指数 F=f/D
–像面中心的亮度L0为 L0 =1/4×τLs（D/f）2
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第二节 长焦距镜头
－、长焦距镜头的概念：
1、长焦距镜头：
（ 1 ） 是 视 场 角 小 于 40 度 、 焦 距 大 于 25mm 的 镜 头，对于摄像机的变焦距镜头而言，是指焦距调至 大于25mm的状态下的镜头。
（2）广角镜头(焦距小于25mm)
广角镜头：水平视场角均大于60∘，一般处在60∘～130∘ 之间。
超广角镜头：水平视场角在130∘以上到180∘之间的镜头 ，又称为鱼眼镜头。
（3）长焦距镜头(焦距大于25mm)
水平视场角小于40∘。
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四、相对孔径与光圈系数
1、概念
（1）相对孔径
（2）又称为望远镜头、远摄镜头、窄角镜头等
二、长焦距镜头的特点：
1、视角窄
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视角窄<40度、景物范围小，物体成像面积大， 有望远拍摄效果。
25mm\45 度 ； 50mm\23 度 ; 75mm\14 度 ； 100mm\12 度 ； 150mm\8度
2、景深小：
景深是指当镜头针对某一被摄主体调焦清晰之后 ，位于该主体前后方的景物也能形成清晰影像的纵 深范围。
镜头视场角分为水平视场角和垂直视场角，本章所用视 场角均指水平视场角
（2）视场角与被摄对象在画面中的成像效果成 反比。
视场角愈大－－被摄主体成像越小、画面景物的视野 越开阔。
视场角愈小－－被摄主体成像越大、画面景物的视野 越狭窄。
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4、影响视场角的因素
（1）根据公式，视场角与镜头成像尺寸、镜头 焦距相关。
• 焦距从长焦距到短焦距可以变化
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三、视场角
1、视场角的概念
摄像机靶面有效成像平面（视场） 边缘与镜头后 焦点所形成的夹角。
2、视场角的计算 （1）视场角图示
（2）视场角的计算公式：
2θ = 2tg-1 L / 2 f
（3）几种常用的摄像管靶面规格尺寸
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3、视场角的性质
（1）从造型角度上讲，镜头视场角反映了摄像 机记录景物范围的开阔程度。
应 用
艺术上
• 指摄像机连续拍摄的一段电视画面。
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第 六 章
第 一 节
光 学 镜
镜 头
头的
及光
其 应 用
学 特 性
各种镜头实物
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第 六 章
第 一 节
光 学 镜
镜 头
头的
及光
其 应 用
学 特 性
镜头结构示意图
镜头的光学参数
焦距、视场角、相对孔径。
• 摄影镜头、摄像镜头、医用镜头
按焦距分
• 定焦距镜头
–标准镜头、广角镜头、望远镜头
• 变焦距镜头
–长变焦镜头、中变焦镜头、短变焦镜头
• 特技镜头
–潜望镜头、鱼眼镜头、幻想镜头、星光镜头、显 微镜头、近摄镜头、各种滤光镜头及其他各种附 加镜头。
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焦距
第 六 章
第 一 节
第六章 光学镜头及其应用
本章主要内容
第一节 镜头的光学特性 第二节 长焦距镜头（窄角镜头） 第三节 短焦距镜头（广角镜头） 第四节 变焦距镜头 第五节 特殊效果镜简介
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第六章 光学镜头及其应用
本章教学要求：
了解电视光学镜头的特性。 理解镜头的焦距、视场角、相对孔径、
f=25mm，F4，物距6m ，景深4～11.5，景深范围为7.5m f=50mm，F4，物距6m，景深4.8～7.9，景深范围为3m f=150mm，F4，物距6m，景深范围为0.3m
靶面成像平面的尺寸L： L↑， θ↑ 镜头焦距f： f↑， θ↓
（2）当靶面尺寸一定时，视场角由θ镜头焦距f 决定。
镜头焦距越长，视场角越小；焦距越短，视场角越大。
5、视场角和景深的关系
镜头焦距越短，视场角越大，景深越大，反之亦 然。
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6、各种镜头的视场角
（1）标准镜头(25mm镜头)
呈现的视场角大约在45∘左右。
光 学 镜
镜 头
头的
及光
其 应 用
学 特 性
焦距的概念
焦点与焦距
• 焦距：焦点至镜头中心的距离，单位为mm。
焦平面
• 镜头焦距的长短与被摄对象在摄像机靶面上 的成像面积成正比。
• 如果在同一距离上对同一被摄对象进行拍摄：
–镜头焦距愈长，成像面积越大，放大倍率越高； –镜头焦距愈短，成像面积越小，放大倍率越低。