摄影基础知识（镜头光学特性）

1、照相机镜头的光学特性,主要内容,镜头的基本功能焦距相对孔径和光圈系数视场角和像场角分解力镜头的加膜景深和超焦点距离,几个基本概念,光通量(F):单位时间内通过某一面积的光能称为通过该面积的光通量。照度(E):用来反映物体表面被照明程度的物理量，E=F/S。亮度(B):光源表面沿某个方向上单位面积的发光强度叫做光源的亮度。,镜头的基本功能,所有镜头具备的基本功能都是相同的，即让光线进入照相机并聚焦光线在胶片上形成清晰的影像。,焦距(FocalLength),从镜头的物方主点到物方焦点的距离叫做物方焦距。从镜头的像方主点到像方焦点的距离叫做像方焦距。镜头的焦距基本上就是从镜头的中心点到胶片平面上所

2、形成的清晰影像之间的距离。,焦距对比例尺的影响,当a一定时，即在物距相等的条件下，f长，比例尺就大；f短，比例尺就小。为得到比例尺较大的影象，可以采用长焦距镜头摄影，如航空摄影，新闻摄影。在航空摄影中的像片比例尺为,焦距与影像大小的关系,镜头的类型,按镜头的焦距与像幅对角线长度的比值f/d，分为：标准镜头d/f=1短焦（广角）镜头d/f1长焦（望远）镜头d/f1变焦镜头鱼眼镜头,标准镜头,135相机，40-58mm的镜头称为标准镜头。120相机，75-85mm的镜头称为标准镜头。其透视关系与人眼看物体相同，因而应用最广。,短焦（广角）镜头,24-35mm的镜头称为广角镜头。优点：景物空间范围很

3、大，所摄景深很大，空间视觉效果明显。缺点：易产生影像透视变形，存在畸变像差。,长焦（望远）镜头,f100mm，适用于远距离摄影。,首先，质量上乘的长镜头价格昂贵；其次，长镜头往往又大又笨重；第三，镜头的焦距越长,照相机就必须把握得越稳定；第四，成像质量受大气环境的影响比较大。,变焦镜头,在一定的范围内焦距可变。,鱼眼镜头,鱼眼镜头是一种焦距极短并且视角接近或等于180的镜头。16mm或焦距更短的镜头通常即可认为是鱼眼镜头。,相对孔径(RelativeAperture),定义：镜头的有效孔径d与焦距f的比值，即df。最大相对孔径,结论：当景物亮度B一定时，像面照度与相对孔径的平方成正比。,由像面

4、中心照度,得,相对孔径,相对孔径,光强度：表达镜头产生光学影像亮度的能力。超强光强度镜头1：2.8以上强光强度镜头1：3.51：5.8普通光强度镜头1：6.31：9弱光强度镜头1：9以下,光圈系数,定义：相对孔径的倒数为光圈系数。国际系统多数国家与我国采用这种系统：1.0、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32。设计原则：相邻二光圈的平方相差一倍。,结论：相邻的光圈系数所对应的曝光时间相差一倍。,光圈系数,例：对某一景物摄影时，f/为4，t=1/100秒，可使胶卷得到合适的曝光量，若条件不变，f/调整为8，此时的曝光时间为多少？结论：1）f/数值越大，d就越小，进入镜头的光

5、线越少，所需的曝光时间越长。2）相邻的光圈系数所对应的曝光时间相差一倍。,镜头的视场角和像场角,镜头的（物方）视场与视场角镜头的（像方）像场与像场角作用：像场的大小决定了所选像幅的面积。,L为像幅对角线长,最大视场：ab有效视场：cd,镜头的分解力,定义：是表征物镜分辨被摄景物微小细节的能力，其大小用在焦平面上1毫米宽度内能分辨的互相平行的线条数表示，单位为线对/mm。理想镜头的分解力无像差镜头的分解力随光圈系数而变，光圈系数愈大，则分解力愈小。,镜头的加膜,光通过镜头时的损失镜头的吸收镜头的反射镜头的加膜,加膜后的镜头颜色,同一种介质对不同波长的色光有不同的折射率，所以加膜镜头并不能完全消除

6、各种色光的反射。通常加膜的厚度和它的折射率是根据波长位于可见光光谱中段的绿色光(550nm)来确定的，这时可见光谱区两端的红光和紫光还会反射。因此，这样的加膜镜头都带有紫红色。,景深（DepthofField）,定义：当摄取一有限距离的景物时，在景物前后一定距离内，其构像都是清晰的。此构成清晰影像的物方纵深范围称为景深，用D.F表示。,景深公式,影响景深的主要因素,摄影物距a越大，景深越大。,影响景深的主要因素,光圈系数k越大，景深越大。,影响景深的主要因素,焦距f越长，景深越小。模糊圆的大小所允许的越大，景深就越大。,景深标尺,超焦点距离(hyperfocaldistance),定义：当镜头对焦在无穷远时，位于无穷远处的景物可清晰构像；同时离镜头不小于某一距离H的所有物体，其构像都清晰，这个距离H就称为超焦点距离。,超焦点距离计算公式,由景深定义得：,得,超焦点距离的应用,在摄影测量中，利用超焦点距离使地面景物清晰成像。许多固定焦点相机利用超焦点距离设计其镜头。利用超焦点距离，可以进一步扩大景深。当调焦至a=H时，得当物镜调焦距离为H时，可以获得景深极限。,内容小节,普