光学基础知识：焦点、弥散圆、景深：概念与计算
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这是一篇技术篇，要一定的理论基础与相关了解 先介绍几个概念： 1、焦点(focus) 与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后，再以锥状的扩散开来，这个聚集所有光线的一点，就叫做焦点。 2、弥散圆(circle of confusion) 在焦点前后，光线开始聚集和扩散，点的影象变成模糊的，形成一个扩大的圆，这个圆就叫做弥散圆。 在现实当中，观赏拍摄的影象是以某种方式(比如投影、放大成照片等等)来观察的，人的肉眼所感受到的影象与放大倍率、投影距离及观看距离有很大的关系，如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力，在一定范围内实际影象产生的模糊是不能辨认的。这个不能辨认的弥散圆就称为容许弥散圆(permissible circle of confusion)。 不同的厂家、不同的胶片面积都有不同的容许弥散圆直径的数值定义。一般常用的是： 画幅 24mm x 36mm 150px x 225px 4" x 5" 弥散圆直径 0.035mm 0.0817mm 0.146mm 35mm照相镜头的容许弥散圆，大约是底片对角线长度的1/1000~1/1500左右。前提是画面放大为5x7英寸的照片，观察距离为25~750px。 3 、景深(depth of field) 在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离就叫景深，即：在被摄主体(对焦点)前后，其影像仍然有一段清晰范围的，就是景深。换言之，被摄体的前后纵深，呈现在底片面的影象模糊度，都在容许弥散圆的限定范围内。 景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离而变化。对于固定焦距和拍摄距离，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，从焦点到近处容许弥散圆的的距离叫前景深，从焦点到远方容许弥散圆的距离叫后景深。 4、景深的计算 下面是景深的计算公式。其中： δ —— 容许弥散圆直径 f —— 镜头焦距 F —— 镜头的拍摄光圈值 L —— 对焦距离 ΔL1 —— 前景深 ΔL2 —— 后景深 ΔL —— 景深 从公式(1)和(2)可以看出，后景深 > 前景深。 由景深计算公式可以看出，景深与镜头使用光圈、镜头焦距、拍摄距离以及对像质的要求(表现为对容许弥散圆的大小)有关。这些主要因素对景深的影响如下(假定其他的条件都不改变)： (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，有兴趣的网友可以参考： 摄影光学计算器 Windows版本的可下载的计数器在 f/Calc (1)、200/2.8对焦在5m时，f/2.8的景深： δ = 0.035mm f = 200mm F = 2.8 L = 5000mm ΔL1 = 60mm ΔL2 = 62mm ΔL = 122mm 结论 ： 该镜头在用f/2.8拍摄时，清晰范围是从4.94m~5.062m，景深很浅。 (2)、200/2.8+2X=400/5.6对焦在5m时，f/5.6的景深： δ = 0.035mm f = 400mm F = 5.6 L = 5000mm ΔL1 = 30mm ΔL2 = 31mm ΔL = 61mm 结论 ： 该镜头在配合2X增距镜后，主镜头用f/2.8拍摄时，景深是(1)的一半。