焦距、物距及像距

1、.最長(zhǎng)焦距/最短焦距=變焦倍數(shù)光學(xué)變焦鏡頭不但要看其變焦倍數(shù)，還要看其焦距X圍，焦距越大，看的越遠(yuǎn)，視角X圍越小玩單反的誰還在乎光學(xué)變焦的倍數(shù)呀.這倍數(shù)可是越大越狗頭。人家有錢的高燒們都自豪地宣稱自己的鏡頭都是1倍的定焦數(shù)碼單反，鏡頭標(biāo)識(shí)乘1。5就是實(shí)際焦距變焦和焦距首先沒有太大的區(qū)別 其次，一般的普通數(shù)碼相機(jī)的變焦要在7倍以上方可到達(dá)210以上的焦距能看物體的遠(yuǎn)近只和焦距有關(guān)系，比方4-88mm的22倍鏡頭沒有10-100mm10倍鏡頭看的遠(yuǎn)。要想知道能看的最遠(yuǎn)距離就看最大焦距是多少，想知道能看的最大區(qū)域是多大，就看最小焦距是多少。光圈是一個(gè)用來控制光線透過鏡頭，進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面的光量的裝置

2、，它通常是在鏡頭內(nèi)。表達(dá)光圈大小我們是用f值。 光圈f值 = 鏡頭的焦距 / 鏡頭口徑的直徑 從以上的公式可知要到達(dá)一樣的光圈f值，長(zhǎng)焦距鏡頭的口徑要比短焦距鏡頭的口徑大。完整的光圈值系列如下: f1， f1。4， f2， f2。8， f4， f5。6， f8， f11， f16， f22， f32， f44， f64 這里值得一題的是光圈f值愈小，在同一單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)光量便愈多，而且上一級(jí)的進(jìn)光量剛是下一級(jí)的一倍，例如光圈從f8調(diào)整到f5.6，進(jìn)光量便多一倍，我們也說光圈開大了一級(jí)。您知道光圈大小對(duì)景深影響的原理嗎.一個(gè)物點(diǎn)發(fā)出的光線通過鏡頭聚焦之后，所有光線形成一個(gè)圓錐形光束。圓錐的頂角與

3、光圈有關(guān)：光圈越大、頂角越大。圓錐頂點(diǎn)與底片接觸形成一個(gè)像點(diǎn)。如果底片稍微前移或者后移一點(diǎn)固定距離，切割光束形成一個(gè)圓斑，圓斑的大小與頂角有關(guān)：頂角大那么圓斑也大。換句話說：底片偏離同樣的距離，光圈大圓斑也大。現(xiàn)在我們不要移動(dòng)底片、而是移動(dòng)物點(diǎn)，使得光束的頂點(diǎn)移動(dòng)。如果形成的光斑一樣，較細(xì)的光束意為著光圈較小物點(diǎn)可以移動(dòng)更大的距離，這就說明小光圈景深更大。景深隨著物距的增加而增加，隨著焦距的增加而減少。一般而言，35mm相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦長(zhǎng)約是28-70mm，因此如果焦長(zhǎng)高于70mm就代表支持望遠(yuǎn)效果，假設(shè)是低于28mm就表示有廣角拍攝能力。物點(diǎn)要拍攝的主體離開透鏡的距離稱為“物距，像點(diǎn)透鏡的成

4、像離透鏡的距離稱為“像距，物點(diǎn)和像點(diǎn)存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，物距的改變像距也隨之變化，當(dāng)物點(diǎn)處于無限遠(yuǎn)時(shí)此時(shí)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)叫焦點(diǎn)，焦點(diǎn)離開透鏡的距離叫“焦距。物距、像距、焦距的關(guān)系可近似的用：1/像距=1/物距+1/焦距的公式表示。對(duì)焦為當(dāng)物點(diǎn)不同時(shí)要想清晰成像必須移動(dòng)鏡頭和感光元件之間的相對(duì)距離的過程。物距 u 像距 v 像距 f鏡頭的焦距一般用毫米來表示，例如我們常說的35mm的鏡頭，50mm的標(biāo)頭，135mm的鏡頭等等。鏡頭根據(jù)它的焦距可以分為廣角鏡，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和長(zhǎng)焦鏡頭等等，其實(shí)這是根據(jù)鏡頭的防大倍率來決定的，更準(zhǔn)確的說是根據(jù)鏡頭的視角，在35mm膠卷里，50mm的鏡頭的視角相當(dāng)于人眼的視角，也

5、就是說防大倍率為一，我們把它稱為標(biāo)頭。請(qǐng)注意：根據(jù)“1/焦距=1/物距+1/像距的公式，不同的底片其標(biāo)準(zhǔn)鏡頭不同。120膠卷的幅面大于135膠卷的幅面，所以120相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭是75mm。目前數(shù)碼相機(jī)的鏡頭劃分一般參照35mm系統(tǒng)。而焦距小于它的稱為廣角鏡頭，而焦距大于它的那么稱為長(zhǎng)焦鏡頭，另外還有很多變焦鏡頭，它通過鏡頭各組件之件的變化來改變焦距。小于20mm為超廣角鏡頭，在24mm 到35mm為廣角鏡頭，50 mm為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，80mm至300mm為長(zhǎng)焦鏡頭，大于300mm為超長(zhǎng)焦鏡頭。由于目前的鏡頭一體化數(shù)碼相機(jī)較容易做出焦距較大的鏡頭，因此數(shù)碼相機(jī)的長(zhǎng)焦劃分標(biāo)準(zhǔn)要相應(yīng)提升，指擁有200m

6、m以上焦段鏡頭的數(shù)碼相機(jī)。如果以光變倍數(shù)來計(jì)算的話，那么為七倍光學(xué)變焦以上的數(shù)碼相機(jī)。物距 像距 像的性質(zhì) 應(yīng) 用 u>2f f<v<2f 倒立縮小實(shí)像 照相機(jī) u=2f v=2f 倒立等大實(shí)像 f<u<2f v>2f 倒立放大實(shí)像 幻燈機(jī) u=f / 平行光 u<f / 正立放大虛像 放大鏡對(duì)焦和變焦是兩個(gè)完全不同的概念！所謂的調(diào)焦對(duì)焦是根據(jù)不同距離的物體在鏡頭后部清晰成像的位置的不同而改變成像面與透鏡間距離來到達(dá)對(duì)焦的，這只能改變圖像的清晰度，而變焦才是真正改變鏡頭的焦距屬性！物距是物體到凸透鏡的距離，也就是相機(jī)與拍攝物的距離！像距就是圖像到凸透鏡

7、的距離，也就是CCD與鏡頭的距離。普通的凸透鏡的焦距是固定的，鏡頭的焦距是可調(diào)的，其焦距的最大值和最小值的比就是幾倍變焦！拉近拉遠(yuǎn)調(diào)的是鏡頭的焦距。手動(dòng)對(duì)焦調(diào)的是像距，使成像清楚。焦距是照相機(jī)中，從鏡片中心到底片或CCD等成像平面的距離。具有短焦距的光學(xué)系統(tǒng)比長(zhǎng)焦距的光學(xué)系統(tǒng)有更佳聚集光的能力。簡(jiǎn)單的說焦距是焦點(diǎn)到面鏡的頂點(diǎn)之間的距離.相機(jī)的鏡頭是一組透鏡，當(dāng)平行光線穿過透鏡時(shí)，會(huì)會(huì)聚到一點(diǎn)上，這個(gè)點(diǎn)叫做焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到透鏡中心的距離，就稱為焦距。焦距固定的鏡頭，即定焦鏡頭；焦距可以調(diào)節(jié)變化的鏡頭，就是變焦鏡頭。當(dāng)一束平行光以與凸透鏡的主軸穿過凸透鏡時(shí)，在凸透鏡的另一側(cè)會(huì)被凸透鏡會(huì)聚成一點(diǎn)，這一點(diǎn)

8、叫做焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離就叫這個(gè)凸透鏡的焦距。一個(gè)凸透鏡的兩側(cè)各有一個(gè)焦點(diǎn)。光心：可以把凸透鏡的中心近似看作是光心。 我們用的照相機(jī)的鏡頭就相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，膠片或是數(shù)碼相機(jī)的感光器件就處在這個(gè)凸透鏡的焦點(diǎn)附近，或者說，膠片與凸透鏡光心的距離大至約等于這個(gè)凸透鏡的焦距。凸透鏡能成像，一般用 凸透鏡做照相機(jī)的鏡頭時(shí)，它成的 最清晰的 像一般不會(huì)正好落在焦點(diǎn)上，或者說，最清晰的 像到光心的距離(像距)一般不等于焦距，而是略大于焦距。具體的距離與被照的物體與鏡頭的距離物距有關(guān)，物距越大，像距越小，(但實(shí)際上總是大于焦距)。由于我們照相時(shí)，被照的物體與相機(jī)(鏡頭)的距離不總是一樣的，比方給人照

9、相，有時(shí)，想照全身的，離得就遠(yuǎn)，照半身的，離得就近。也就是說，像距不總是固定的，這樣，要想照得到 清晰的像，就必須隨著物距的不同而改變膠片到鏡頭光心的距離，這個(gè)改變的過程就是我們平常說的“調(diào)焦。物距：u 像距：v 焦距：f 關(guān)系：1/u+1/v=1/f 光學(xué)中最根本的高斯成像公式：1/u + 1/v = 1/f，即物距的倒數(shù)加上像距的倒數(shù)等于焦距的倒數(shù)。 其次，請(qǐng)你明白物像之間的因果關(guān)系，是有物才會(huì)有像的。不同的物距會(huì)對(duì)應(yīng)不同的像距，但是反過來卻不行。象你這樣自己設(shè)定一個(gè)像距就不一定會(huì)找到對(duì)應(yīng)的物距，也就是說你設(shè)定的像距根本就無法成像。對(duì)于凸透鏡成像而言照相機(jī)就是凸透鏡成像，物像關(guān)系是這樣的：

10、 當(dāng)物距為無窮遠(yuǎn)時(shí)，像距等于焦距，成像在焦平面上照相機(jī)聚焦無窮遠(yuǎn)的情況； 當(dāng)物距為無窮無與兩倍焦距之間時(shí)，像距在焦距與兩倍焦距之間，成縮小的實(shí)像照相機(jī)一般都屬此類情況，在物距接近兩倍焦距時(shí)為微距拍攝情況；當(dāng)物距等于兩倍焦距時(shí)，像距與物距相等，此時(shí)物像等大，1：1微距即此種情況； 當(dāng)物距小于兩倍焦距并大于焦距時(shí)，像距大于兩倍焦距，成放大的實(shí)像幻燈機(jī)，電影放映機(jī)就是這種情況，對(duì)照相機(jī)而言，少數(shù)的微距拍攝，如美能達(dá)的1X-3X微距，佳能的5X微距拍攝也是這種情況；當(dāng)物距等于焦距時(shí)，像距為無窮大，物上的光線經(jīng)透鏡后為平行光線，不成像； 當(dāng)物距小于焦距時(shí)，像距為負(fù)值，即在物的同側(cè)成虛像放大鏡就是這種情況

11、。 顯而易見，像距是由于物距和焦距決定的，而且像距小于焦距成實(shí)像的情況是不會(huì)發(fā)生的 選擇鏡頭時(shí)第一個(gè)考量的重要因素恐怕是鏡頭的焦距，第二項(xiàng)也許就是光圈。不過相機(jī)鏡頭少那么三五片透鏡、多那么十余片，如此復(fù)雜的相機(jī)鏡頭的焦距從何而來.物理學(xué)教科書中的焦距通常只用單透鏡說明，這個(gè)單透鏡理論又如何用到復(fù)雜的相機(jī)鏡頭上呢.這篇文字嘗試在動(dòng)用最少數(shù)學(xué)與物理學(xué)觀念的前提下，為您一步一步地用直覺的方式解釋這個(gè)論題。徹底了解焦距的觀念是很重要的，因?yàn)楹顽R頭有關(guān)的資訊與討論總是離不開焦距，而且很多重要概念譬如 f值、視角等等都直接使用焦距，所以正本清源，在談其它相機(jī)鏡頭的課題之前，我們得把焦距的根本觀念好好說一說

12、。焦距¾直覺的定義。透鏡大致上分成凸透鏡與凹透鏡兩類，我們先看凸透鏡，放大鏡就是個(gè)典型的凸透鏡。找一個(gè)睛天出太陽的日子，拿一個(gè)放大鏡到戶外水泥地或磚墻邊，然后把放大鏡對(duì)正太陽前后移動(dòng)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)地上或墻上有個(gè)很亮的點(diǎn)，這就是太陽透過放大鏡所得到的像。在前后移動(dòng)放大鏡相當(dāng)于對(duì)焦時(shí)太陽的像會(huì)改變大小，把放大鏡移到使太陽的像最小也最亮的位置對(duì)焦成功，于是從太陽的像到放大鏡中心點(diǎn)的距離就是放大鏡的焦距 focal length 、也叫做焦長(zhǎng)，太陽的像所在位置是放大鏡的 焦點(diǎn) focal point 。如果在原位置把放大鏡反過一面對(duì)正太陽，也會(huì)發(fā)現(xiàn)焦距與原來的幾乎一樣。因?yàn)樘柕奈恢秒x放大鏡太遠(yuǎn)

13、，我們不妨想像成是在無限遠(yuǎn)處；又因?yàn)榉糯箸R對(duì)正太陽，這等于是說太陽是在放大鏡軸線經(jīng)過放大鏡中心并且與放大鏡垂直的直線上無限遠(yuǎn)的地方。 從無限遠(yuǎn)出發(fā)、沿軸線方向前進(jìn)的入射光可以看成是一束平行線，只要想想鐵路雙軌永遠(yuǎn)平行、但我們總是有一個(gè)它們會(huì)在很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)處相交的感覺這是透視效果，于是就不難理解上面的說法。所以，從軸線上無窮遠(yuǎn)處的物體太陽出發(fā)、依軸線方向自左而右進(jìn)展的光線入射光正是與軸線平行的線條見下列圖，這些光線經(jīng)過凸透鏡折射后會(huì)在軸線上某個(gè)點(diǎn)會(huì)聚，這個(gè)點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，從焦點(diǎn)到放大鏡中心的距離是焦距。綜合起來，我們有這樣的定義：給了一個(gè)非常薄、薄到厚度可以略而不計(jì)的凸透鏡L 用兩個(gè)向外指的箭頭表

14、示、見下列圖，與透鏡軸線平行自左而右的入射光經(jīng)過透鏡折射后會(huì)在軸線上某個(gè)點(diǎn)會(huì)聚，這個(gè)點(diǎn)是該凸透鏡的焦點(diǎn)，從焦點(diǎn)到透鏡中心的距離是焦距；另外，自右而左與軸線平行的入射光定出在凸透鏡的另一側(cè)焦點(diǎn)。任何一個(gè)在無限遠(yuǎn)的點(diǎn)都可以經(jīng)過透鏡成像。從一個(gè)在無限遠(yuǎn)的點(diǎn)出發(fā)、以某個(gè)方向到達(dá)透鏡的入射光也可以視為沿同一個(gè)方向的平行線見上圖，它們到達(dá)透鏡后會(huì)被折射、再會(huì)聚成一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)是該無限遠(yuǎn)點(diǎn)經(jīng)個(gè)透鏡得來的像見圖中黃色方格?？臻g中所有在無限遠(yuǎn)的點(diǎn)可以想像成在一個(gè)無限遠(yuǎn)平面 plane at infinity上，它們經(jīng)過透鏡的像當(dāng)然也在一個(gè)平面上，而且這個(gè)平面包含了焦點(diǎn)，因?yàn)榻裹c(diǎn)是沿軸線方向在無限遠(yuǎn)點(diǎn)的像。所以，包

15、含所有在無限遠(yuǎn)點(diǎn)的像的平面與軸線垂直、而且經(jīng)過焦點(diǎn)，這個(gè)平面叫做焦平面 focal plane ，這是上圖中的 F ；因?yàn)橥哥R有兩個(gè)焦點(diǎn)，所以有兩個(gè)焦平面。歸結(jié)起來，焦平面包含了所有在無限遠(yuǎn)的點(diǎn)的像，它到透鏡的距離等于焦距。再看凹透鏡的情形，下列圖中L 是一個(gè)非常薄、薄到厚度可以不計(jì)的凹透鏡，我們用兩個(gè)箭尾表示。從無限遠(yuǎn)出發(fā)并且與軸線平行自左而右的入射光到達(dá)凹透鏡L 之后會(huì)被折射，與凸透鏡不同的是，在凹透鏡下穿過透鏡的光會(huì)散開亦即發(fā)散，不過這些光線的延長(zhǎng)線會(huì)在軸線上交于一點(diǎn)，這是凹透鏡的焦點(diǎn)但在透鏡的左邊，從焦點(diǎn)到透鏡中心的距離是焦距。再考慮一個(gè)不在軸線上的無限遠(yuǎn)點(diǎn)，從那兒出發(fā)以某個(gè)方向進(jìn)展的

16、入射光就是與該方向平行的光束，它們到達(dá)透鏡L 時(shí)也會(huì)散開，因?yàn)檫@些光線來自在無限遠(yuǎn)的同一點(diǎn)，它們的延長(zhǎng)線也會(huì)交于一點(diǎn)圖中的黃色方格。與凸透鏡一樣的是，所有在無限遠(yuǎn)的點(diǎn)可以看成是在一個(gè)平面上，于是所有無限遠(yuǎn)點(diǎn)的像也在一個(gè)平面上，這個(gè)平面亦即焦平面F 與凹透鏡的軸垂直而且經(jīng)過焦點(diǎn)。與凸透鏡不同的是，這些像是光線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)、并不在實(shí)際光路上，所以都是虛像；另外，凸透鏡的實(shí)像在透鏡右邊，但凹透鏡的虛像在透鏡的左邊。讓我們把上面的討論做個(gè)整理。不管是凸透鏡還是凹透鏡，從無限遠(yuǎn)出發(fā)沿某個(gè)方向自左而右到達(dá)透鏡的平行入射光經(jīng)折射后，這些光線或它們的延長(zhǎng)線會(huì)交于一點(diǎn)在無限遠(yuǎn)點(diǎn)的像；所有無限遠(yuǎn)點(diǎn)的像都在焦平面上

17、，焦平面與軸線的交點(diǎn)是焦點(diǎn)，從焦點(diǎn)到透鏡中心的距離是焦距。要注意的是，在凸透鏡下，一個(gè)無限遠(yuǎn)點(diǎn)的像在透鏡右側(cè)，是個(gè)實(shí)像；但在凹透鏡下，無限遠(yuǎn)點(diǎn)的像在透鏡左側(cè)，是個(gè)虛像。很重要的是，到目前為止我們都假設(shè)透鏡是薄的、薄到厚度可以不計(jì)，因此用線段加上箭頭凸或箭尾凹表示，不過我們稍后也會(huì)講到如何引入透鏡厚度的方法。要再次提醒的是，焦點(diǎn)與焦距的定義來自從軸線上無限遠(yuǎn)出發(fā)、與軸線平行的光線。物距與像距和焦距的關(guān)系物距：u 像距：v 焦距：f 關(guān)系：1/u+1/v=1/f 光學(xué)中最根本的高斯成像公式：1/u + 1/v = 1/f，即物距的倒數(shù)加上像距的倒數(shù)等于焦距的倒數(shù)。當(dāng)物距為無窮遠(yuǎn)時(shí)，像距等于焦距，成

18、像在焦平面上；當(dāng)物距為無窮無與兩倍焦距之間時(shí)，像距在焦距與兩倍焦距之間，成縮小的實(shí)像；當(dāng)物距等于兩倍焦距時(shí)，像距與物距相等，此時(shí)物像等大，1：1微距即此種情況；當(dāng)物距小于兩倍焦距并大于焦距時(shí)，像距大于兩倍焦距，成放大的實(shí)像；當(dāng)物距等于焦距時(shí)，像距為無窮大，物上的光線經(jīng)透鏡后為平行光線，不成像；當(dāng)物距小于焦距時(shí)，像距為負(fù)值，即在物的同側(cè)成虛像。前天有個(gè)攝友問了撞針關(guān)于紅圈百微焦距和放大倍率的問題。他有兩點(diǎn)疑惑：1.他認(rèn)為根據(jù)鏡頭成像原理，紅圈百微最大放大倍率為1，此時(shí)焦距應(yīng)該等于拍攝距離，但他用紅圈百微對(duì)最近處拍照時(shí)，鏡頭與被攝物體的距離絕對(duì)不止100mm，難道紅圈百微的放大倍率達(dá)不到1:1.2.他看資料查到非紅圈USM百微的最近對(duì)焦距離為31cm，紅圈百微那么為30cm，這個(gè)對(duì)焦距離為被攝物體到成像元件的距離。他認(rèn)為如果兩款百微鏡頭放大倍率都是1，焦距都是100mm，那么對(duì)焦距離至少應(yīng)該相等，按理說紅圈百微本身更長(zhǎng)，對(duì)焦距離也應(yīng)該更長(zhǎng)才對(duì),難道紅圈百微的實(shí)際焦距縮水了.其實(shí)這些并不是個(gè)生僻的問題，估計(jì)很多人都知道，撞針本想找個(gè)相關(guān)的網(wǎng)頁糊弄一下，結(jié)果一時(shí)還找不到說的特明白的，少不得撞針自己寫一個(gè)，明白