相機調焦原理、調焦方式及方法

1、相機調焦原理、調焦方式及方法一、調焦原理 實際照相時，被照物體與照相機的相對距離，每次總是有變化的。由高斯公式1/l-1/l=1/f可知，對于不同的照相距離l，其照相光學系統(tǒng)的象距l(xiāng)也將隨著變化。為了使不同距離的被攝物體能夠正確地成象在焦平面（即膠片平面）上以得到清晰的影象，必須隨時調整鏡頭與膠片平面之間的距離l來適應物距l(xiāng)的變化。鏡頭的這種調整過程就稱為調焦。為了正確地進行調焦，一般在調焦前還要測定出被攝物體到膠片平面之間的距離，這個過程便稱為測距。 二、照相機鏡頭的調焦方式 照相機鏡頭的調焦通常采用下述三種方式來進行： (1)改變象距的調焦方式 照相機鏡頭對無窮遠物體對焦時，它成象在鏡頭的

2、焦平面上，即l=f。當攝影距離縮短成有限距離時，如7m，3m，(指被攝體到照相機膠平面之間的距離)，象距l(xiāng)都會拉長。實際上135照相機的膠片位置是相對不變的，因此只能將整個鏡頭向前伸出有限距離x，此增大量只有這樣才能保證象點正確地落實在膠片平面上，以保持象面的清晰度。這種保持鏡頭焦距不變而改變象距的調焦方式又稱整組調焦。此增大量x稱調焦量。 這種調焦方式在使用時，只需轉動鏡頭上的調焦環(huán)，調焦環(huán)上刻有與調焦量對應的底片與被攝景物之間的距離標尺，調焦環(huán)帶動鏡筒上的多頭螺紋，讓鏡頭產生軸向移動，使鏡頭的焦點落實在膠片平面上。由于是整組移動鏡頭，鏡片之間的相對位置固定不變，因此能始終保持鏡頭的成象質量

3、處于最佳狀態(tài)。 (2)改變焦距的調焦方式 這種調焦方式是通過移動鏡頭中某組鏡片的軸向位置，從而稍微變動了鏡頭的焦距，以使物距變化時能保持象距不變。圖1-3-1為前組調焦示意圖，它是最常采用的調焦方法之一?？梢郧敖M單片調焦，也可以前組一齊移動調焦。此外還有采用中組或后組的調焦形式。 這種調焦方式的優(yōu)點是調焦時整個鏡頭可保持不動，調焦量小，調焦機構也較簡單。變焦鏡頭由于鏡片多，體積大，整組移動有困難，往往多采用這種方式調焦。 (3)固定焦點方式 目前市場上供應的簡易型照相機的鏡頭位置大多是固定不變的。即不管物距多少，照相機的鏡頭與膠片之間的距離始終固定不動，這種調焦方法稱為固定焦點法。盡管這樣，由

4、于限制了彌散圓的大小，照相機的拍攝質量也還是有一定保證，實際上此類照相機是利用“景深”調焦，又稱超焦距法。 三、照相機的調焦方法 無論采用何種調焦方式，我們都必須使被攝體的物距l(xiāng)和象距l(xiāng)滿足高斯公式，只有這樣才能在膠片平面上獲得清晰的象。通常用下述方法來獲得正確的調焦。 1、測距法 這種方法是首先測出被攝體至膠片平面之間的距離，根據調焦方式確定此時的調焦量，然后再使整個鏡頭或前組作相應的轉動，以使在膠片平面上獲得清晰的影象。 根據測距方式的不同又可分為估測法和三角測量法： (1)估測法 就是攝影者根據目測或步量的形式，首先確定攝影距離，并據此來轉動或調節(jié)鏡頭上的調焦環(huán)，使其距離刻度或遠景、中景

5、、近景標記與鏡頭上的基準標記對準。這種調焦方法用在鏡頭焦距較短。相對孔徑較小的照相機上，可獲得足夠清晰的照片。 (2)三角測量法 就是利用數學中的三角關系來進行測距、調焦。主要應用于帶測距器的照相機中，這種照相機的測距和調焦是聯(lián)動的，只要使取景器中的雙象重合，測距和調焦即告完成。這種方法可以使鏡頭得到準確的調焦，從而保證底片上影象的清晰度。此方法常用在帶有逆伽利略式取景器的照相機上。 三角測量法的工作原理，如1-3-2所示。當物體在無窮遠()時，進入反射鏡3的光線與取景系統(tǒng)光軸是平行的，此時光線經反射鏡3、半透鏡5和目鏡4進入眼瞳后，其影象與取景器所成的影象是重合的。當物體處于有限距離時，物體

6、進入反射鏡3的光線與取景系統(tǒng)光軸不平行，此時光線經反射鏡3、半透鏡5和目鏡4進入眼瞳后，其影象與取景器所成的影象不重合，在觀察時就出現(xiàn)兩個影象。只有使反射鏡3擺動一個角度才能使影象重合。設此時物體對基線上A、B兩點之夾角為，這樣就可得出 lb/tg，2 當基線b一定時，即可根據反射鏡3擺動角度，測出物體距照相機的距離l。 (3)視差 由于旁軸取景器的取景光軸位于攝影鏡頭光軸的旁側，故視界范圍有所偏移，如圖1-3-3所示，因此有視差存在。 設取景器光軸與攝影鏡頭光軸相距為v。當對物距l(xiāng)的物平面攝影時，在膠片上的成象范圍為 TT，而取景范圍卻是SS。此時取景光軸上的點P通過攝影鏡頭成象，其象點不在

7、膠片中心O，而是偏離一個距離，稱為視差量。 由相似三角形關系，有 /v=l/l， =lv/l 又由幾何光學可知 1/l+1/l=1/f 于是可有 =vf/(l-f) 式中，v與f為結構常數，因此視差量隨物距l(xiāng)而變化。l越大，視差就越小。當對無限遠處調焦時，l- ，由視差-0。 2、聚焦檢測法 這種方法是通過人眼觀察象面或對焦板上的影象是否清晰來判斷聚焦是否合適的方法。它又分為對比法和裂象法。 (1)對比法 當我們觀察一個景物的輪廓時，影象輪廓邊緣越清晰，則它的亮度梯度就越大，或者說景物邊緣處與它的背景之間的對比度就越大。反之，離焦的象，它的輪廓邊緣就模糊不清，亮度梯度或對比度就下降。如毛玻璃對焦板就是采用這種方法，如圖1-3-4所示。圖中(1)是微圓錐毛玻璃調焦，(2)是普通磨砂毛玻璃調焦。圖(a)是焦點和象面重合時的情況，圖(b)是焦點偏離象面較小的情況，圖(c)是焦點偏離象面較大的情況。 (2)裂象法 在對焦板位置上放置裂象光楔或微棱鏡，當焦點正好位于裂象光楔的交點上或微棱鏡的頂點上的時候，我們看到的只是一個清晰的象點；當焦點偏離上述位置時，通過裂象光楔看到的是兩個分開的象，而通過微棱鏡看到的則是許許多多分開的象，造成一種影象模糊的感覺。用裂象光楔和微棱鏡對焦板對焦就是根據這個原理進行的。 因為對焦平面與膠片平面完全共軛，人們只需通過眼睛來觀察相當于膠片成