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相机的对焦是什么意思?为什么需要对焦?


发布人:和记娱乐 来源:h88平台官网

2020-05-16 11:09

   

  可以看到,图中左方头部A点发出的三个方向的光线,经过相机镜头后,汇聚于成像面上的一个点A。你会问,那A点其他方向的光线呢?身上的其他点发出的光线呢?

  这样,假设我们要拍摄的是,它能够在成像面上清晰成像,这时候我们一般就说「对焦于」,或者「是合焦的」。可以想象,与位于同一平面上的所有物体也必定是合焦的。也就是说,对焦对的是一个平面,不可能出现一个深度平面上A物体清晰而B物体模糊的情况。

  但如果出现图2这种情况,A点不在成像面上。我们就需要调整成像面与相机镜头间的距离,使得其回到图1的状态。也就是图3的结果,这个调整的过程便是对焦。

  在图2到图3的变化中,看似是成像面做了移动,但在多数相机中,成像面是固定于相机某个的,对焦是通过镜头的前后移动实现的。这个移动大都是几毫米至几十毫米的,要比拍摄物到镜头的距离小得多,所以两图中与镜头的距离看起来像是相等。

  那么,在上图中,除b平面以外的其他平面是不是就“成像模糊”了呢?以c点为例,在成像面上没有严格汇聚于一点,而是形成了一小块区域。而人眼分辨能力有限,只要该区域足够小,在人眼看来就仍然是“清晰”的。因此,b平面前后一定距离(深度)范围内的景物(图中a到c)最终的成像都是“清晰”的,这一深度范围称为景深。

  物体上点发出的光线在成像面上形成的模糊区域称之为弥散圆。之所以是圆形是因为是圆形的。如果我们改变的形状,“弥散圆”的形状也随之改变。

  首先,我们知道相机中的镜头使用的是凸透镜。什么叫凸透镜呢?两层含义,“凸”与“凹”相对,指镜片的中心比边缘厚(向外凸出),这样的镜片对光线有汇聚作用,反之则有发散作用;“透”是“透射”的意思,表示大部分光线能通过镜头,反射的光线很少,可忽略不计。

  对于凸透镜而言,焦点的定义为:平行于光轴的一束光线经过透镜之后汇聚于一点,该点称为焦点。或者是,光轴上某点发出的所有光线通过透镜之后成为一组与光轴平行的光,该点称为焦点。

  上图中的F点即为焦点。对于上述的定义,我们可以这样理解:若光线从左往右射入凸透镜,在右边汇聚于此点即为焦点;根据光可逆原理,若光线从这点出发,从右往左射入凸透镜,在左方成为一组平行光,则该点也称为焦点。

  当然,焦点并不是只针对凸透镜的概念,对于凸面镜、凹面镜、凹透镜,焦点的定义会发生一些变化,不赘述。

  焦平面的定义为:过焦点且与光轴垂直的面。从透镜的光学特性来看,焦平面上的任一点,发出的各个方向的光线经过透镜之后将成为一组平行光,当此点位于光轴上时(即焦点),透射后的平行光平行于光轴。

  细心的读者会发现,图5中有两个焦点、两个焦平面,而且它们似乎是关于透镜对称的。实际上,图5将凸透镜简化成一个无厚度且完美对称的薄透镜模型,现在我们来研究这样的简化是否可行。

  中间为一个凸透镜,光线在通过空气-镜片和镜片-空气时发生两次透射(图中实线)。而实际上我们研究成像规律时,光线在透镜内部的情况我们并不关心。当把入射光作延长线,透射光作反向延长(图中虚线),相交于一点,一个方向的光对应一个点,而且各条光线对应的点位于同一平面,该平面称为主面(principal plane)。这样,我们可以把实际的光等效为虚线表示的光,即:认为光线只在主面处发生透射。主面与光轴的交点称为主点(principal point)。习惯上,我们将物体画在图的左侧,因此上述为物方主面/物方主点。对应的有像方主面/像方主点,如下图7:

  不少资料这样定义焦距:焦点到透镜中心的距离。用f表示。它表征了透镜汇聚(或发散)光线的能力,焦距越小,透镜汇聚(或发散)光线/f定义为optical power。

  焦距的表征含义容易理解,但是我们让我们来思考一下上述的定义是否有问题:“透镜中心”指的是什么?光学上的中心?几何中心?事实上,上述定义是基于前述的薄透镜模型而言的,认为透射只发生在一个没有厚度的平面,这个平面的中心自然既是几何中心又是光学中心。但是相机的焦距在几十到几百毫米的数量级,对于精确计算而言,两主面间的距离不可忽略,因此上述定义,以及“焦距就是焦点到光心的距离”之类的定义都是不严谨的。

  如果你觉得这部分的名词太多太绕,没兴趣去细抠定义的话,只需要记住:我们常说的光心很多时候指的是主点,我们常说的焦距指的是(像方)有效焦距,即(像方)焦点到对应主面的距离。

  一些资料里把目标物体所在平面称为「对焦平面(World focal plane)」,该名称与焦平面(focal plane)中文多了个「对」字,英文多了个「world」,容易造成混淆。

  睁一只眼闭一只眼,将食指放在睁的那只眼睛的十厘米左右的,眼睛用力看指尖,直到清楚为止。然后眼镜在看两米开外的一个物体知道清楚为止!你会发现看得清食指就看不清物体,反之亦然。这就是对焦!

  许多单反相机可以调节对焦的,你可以调到跟你眼睛近视程度匹配,或者如果你戴着眼镜那就无所谓了。

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