影像原理学习-焦距

焦距是什么

焦距,也称为焦长,是光学系统中的一个概念,这个概念用于衡量光在透过镜片时的汇聚或者发撒情况。定义可以从初中的物理课本上找到,焦距指的是从透镜中心到光线聚集焦点到距离。
正透镜、负透镜、凹面镜和凸面镜的焦点F和焦距f

从示意图上看

  • 凸透镜的焦点在穿过透镜后,平行光线汇聚的位置。此时焦距为透镜光心沿着光线方向到焦点的这段距离。
  • 光线透过凹透镜后是发散的,焦点的在平行光线反向汇聚的位置。此时焦距为透镜光心与反向汇聚焦点的距离。
  • 凹面镜则是平行光线反射汇聚的焦点,但此时的光心为凹面镜在平行光线方向的切线交点。焦距则为该点到焦点的距离。
  • 凸面镜类似,平行光照射凸面镜后光线发散,沿着发散光线方向汇聚到焦点为凸面镜焦点。光心也是沿着凸面切线的切点。

摄影上焦距

相机的成像上用到了透镜成像和小孔成像(光圈相关),所以实际上相机的成像焦点和焦距并非完全是初中物理课上学习的透镜成像那一套原理。但基于透镜焦距的光线原理也可以更好地去理解焦距对成像的影响。

当将摄影镜头调整到无限远时,其实是一个有名无实的焦距。在设计上,是将透镜的主平面与底片或成像感测器的距离调整为焦距的长度,然后,远距离的物体就能在底片或感测器上形成清晰的影像。当镜头要拍摄比较接近的物体时,是镜头的主平面与成像检测器或胶片的距离发生变化,使得有限距离的物体得以清晰成像。

焦距通常使用毫米(mm)来标示,但仍然可能看见一些使用厘米(cm)或英寸标示的老镜头。视野的大小取决于镜头的焦距和底片大小的比例。由于最大众化的是35mm规格,镜头的视野经常是根据这种规格标示的。对标准镜头(50mm)、广角镜头(24mm)、望远镜头(500mm)视野都是不一样的。对数码相机上也是一样,它们的感光器比一般传统的35mm底片还要更小,所以相对的只要更短的焦距,就可以得到相同的影像。

焦距不一样导致的视野不一样的原因可以从透镜光线的焦距原理去理解,相机镜头里面使用到的往往是一个凸透镜,焦距的长短刚好反映了镜头的光线的汇聚能力。焦距越短,光线汇聚能力越强,自然可以将更大视野范围的场景光线汇聚到成像平面,所以广角镜头是短焦镜头。反过来,之所以说长焦微距,微距拍摄近景物体则不需要汇聚大视野的光线,所以是长焦段。

参考

维基百科-焦距


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 本文最后更新于 2024/02/12 14:28:29,可能因经年累月而与现状有所差异

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