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                    光學基礎知識:焦點、彌散圓、景深:概念與計算

                    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。 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

                    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。

                    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)。

                    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5×7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

                                      FδL2

                                      前景深 ΔL1= 

                                      ――――――

                                                                                    (1)

                                      f2 + FδL

                                      FδL2

                                      后景深 ΔL2= 

                                      ――――――

                                                                                    (2)

                                      f2 – FδL

                                      2f2FδL2

                                        景深 ΔL =  

                                      ΔL2 + ΔL2  = 

                                      ――――――

                                      f4 – F2δ2L2

                                      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,景深越小;光圈越小,景深越大;

                                      (2)、鏡頭焦距

                                      鏡頭焦距越長,景深越小;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。

                                       

                                      12
                                      攝影學堂

                                      黃金分割與攝影構圖

                                      2007-1-27 16:37:00

                                      攝影學堂

                                      光學基礎知識:光的反射、折射、衍射

                                      2007-1-27 17:18:00

                                      0 條回復 A文章作者 M管理員
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