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：

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。

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??；光圈越小，景深越大； (2)、鏡頭焦距 鏡頭焦距越長，景深越?。唤咕嘣蕉蹋吧钤酱螅?/font> (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。 ? #p#副標題#e# ? 景深的實際拍攝照片