镜头焦距和景深

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1、107镜头焦距在AFS-C画幅上的视角实拍图像10mm角J5F.F18mm50mm15100mm1. 镜头焦距是一个固定的物理尺寸，是多少毫米，就是多少毫米，100mm就是100m m,不会变成150m m,不会随着相机的画幅不同而改变；2. 相同焦距的镜头放在不同画幅的相机上，画幅越大，视角越大，画幅越小， 视角越小；3. 相同画幅的机身，如果镜头焦距越长，景深越浅（短），焦距越短，景深越 大（或者说越深、越长）。要搞明白这些道理，首先要搞懂基本概念。【下面先说说焦距、视角和画幅】通俗地说，镜头焦距是指从镜头光心（单片镜头的中心或多片镜头的成像中心） 到焦平面的距离。焦平面是相机里的成像面或

2、感光面。这个感光面从早期使用的 干板式玻璃片式的底板，到后来的软片式的胶片底板，一直发展到现在数码相机所使用的CCD、超级CCD或CMOS等感光器件。这个成像面的尺寸规格就是我们所说的画幅。通过上面的定义不难看出，镜头焦距实际上是一段距离长度，而且是一个不会改 变的固定长度，是一个物理尺寸。不论你的105mm镜头放在DX画幅的D300 上，还是放在 FX 全画幅的 D3 上，这段物理距离都是固定的，没有发生任何改 变。发生改变的只是你的相机焦平面（即CMOS）的大小而已。这个焦平面越 大，视角也越大，也就是说所能容纳的拍摄场景越大，反之视角越小，容纳的场 景越小。换一句话说，同样的拍摄对象，使

3、用同样焦距的镜头，当焦平面是全画 幅时，感光面积大，所得到的拍摄对象就更全面一些，如果是DX画幅，感光面 积小了，拍摄对象的四周的一部分被剪裁到画面外，因此得到的成像则就更局部 一些了。这是从相同焦距的镜头放在不同画幅相机的角度上说的。下面我们换一种方法， 看看用相同画幅的相机使用不同焦距的镜头是什么结果。如果我们使用相同画幅的相机，不论是D3还是D300，在同样的拍摄距离，用 100mm的镜头拍摄之后再用150mm的镜头拍摄。我们会发现用150mm镜头 拍摄时，只能拍到100mm镜头画面中的一部分。结果和上面使用不同画幅相机 一样，视角小了。尽管两种拍摄条件不同，一个用全画幅+ 150mm焦

4、距镜头，另外一个是DX画 幅+100mm焦距镜头，但由于两者成像时的视角相同，结果被摄物体在画面中 的大小比例便一样了。因此，人们便发明了一种说明相同焦距镜头在不同画幅相 机上使用的表述方法，即“相当于”三个字。我们可以说,100mm的镜头放在D3 上是100mm,放在D300上之后，就相当于150mm焦距（视角）。注意：这 里说的是“相当于”，指的是视角效果，不是说镜头的 100mm 焦距变成了1 50mm， 因为人们经常把括弧里面的“视角”两个字有意无意地忽略了。更完整和更正确的 说法就是，100mm的镜头放在D3上是100mm,放在D300上之后，其视角 相当于150mm焦距的镜头”，这

5、种说法能清楚地说明问题的本质。【什么是恒定光圈镜头？】曾经看到有的网友提问说：恒定大光圈镜头怎么那么贵啊？但永远是f2.8的光 圈可怎么用啊？这些问题听起来确实很恐怖，试想，如果你买了一辆车，哪怕档 次再高，如果永远只能开一挡，那还怎么开呢？提这种问题的人看来还是没有搞清楚基本概念。首先，恒定光圈的概念是相对于 变焦镜头说的。有的变焦镜头非常便宜，比如不带防抖的 70-300mm/f4.5-5.6 才 几百元钱，而有的变焦头则要上万，比如尼康新出的24-70mm/f2.8。后者贵是 因为后者是恒定大光圈，无论你将焦距调整到多少，都可以使用f2.8的光圈。 图样，佳能的 24-105/F4 镜头

6、也是如此，无论是在 24mm 焦距还是 105mm 焦 距，都可以使用f4的光圈。而70-300mm/f4.5-5.6由于不是恒定光圈的，所以 尽管你在相机里使用光圈优先，把光圈调整为f4.5,但只要你把焦距拉到长焦端, 光圈就会变小了。恒定大光圈镜头为了保持能够恒定使用f2.8的光圈，所以镜身一般很大，因此 成本也高，所以价格自然就上去了。镜头的最佳光圈是怎么回事？】有的人曾经问我，你的照片怎么经常使用f5.6的光圈啊？我回答说，f5.6是我那 个17-55的镜头的最佳光圈。然后，他又问，为什么不使用f22啊，不是光圈越 小越清楚吗？看来问这种问题的人是把景深和分辨率的概念搞混了了。最佳光圈

7、的意思是，任 何一只镜头，无论是定焦还是变焦镜头，都有成像质量最好的那一档或若干档光 圈。在这一档或这几档光圈下，镜头的分辨率可以发挥到极致，即达到最大的分 辨率。最大分辨率指的不是前后清楚的范围（即不是景深）。普通镜头的最佳光圈往往在f5.6-f11的范围内，所以才有那种“f8下无狗头”的说 法。而高级镜头，即所为的“牛头”，其最佳光圈往往比较大，即使在全开的情况 下，也可能很锐利。这就是人们为什么要花高代价购买牛头的原因之一。他们进 牛头，除了焦外成像好看之外，同时也是为了追求大光圈下的高分辨率。所以， 这也是为什么我在用17-55时经常使用f5.6的原因。有人曾经对大多数镜头的最佳光圈进

8、行过如下统计： *F1.2-F1.4的标准镜头的最佳光圈为F4F1.8-F2的标准镜头的最佳光圈为F5.6F2-F2.8的定焦镜头的最佳光圈为F4-F5.6F2.8恒定变焦镜头的最佳光圈为F5.6F3.5 F5.6的变焦距镜头的最佳光圈为F8F4.5-F5.6的变焦距镜头的最佳光圈为F8 F11*我不敢保证以上这些数据是否非常准确，仅抄录到这里供大家参考。总之，无论 是牛头还是狗头，好好研究一下它们的最佳光圈到底是多少对你拍片是十分有好 处的。光圈（Aperture）是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置，以控制 景深、镜头成像质素、以及和快门协同控制进光量。对于已经制造好的

9、镜头，不能随意改变 镜头的直径，但是可以通过在镜头内部加入多边形或者圆型，并且面积可变的孔状光栅来达 到控制镜头通光量，这个装置就叫做光圈。平时所说的光圈值F2.8、F8、F16等是光圈“系 数”，是相对光圈，并非光圈的物理孔径，与光圈的物理孔径及镜头到感光器件（胶片或 CCD或CMOS）的距离有关。表达光圈大小用F值（光圈“系数”）。光圈F值=镜头的焦距/镜头口径的直径。要达 到相同的光圈F值，长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。这里值得一题的是光圈F 值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多，而且上一级的进光量刚是下一级的一倍，例如 光圈从F8调整到F5.6，进光量便多一倍，我们也说光圈

10、开大了一级。弥散圆（circle of confusion）:在焦点前后，光线开始聚集和扩散，点的影象变成模糊 的，形成一个扩大的圆，这个圆就叫做弥散圆，也叫做模糊圈。如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力，在一定范围内实际影象产生的模糊是不能辨认的, 这个不能辨认的弥散圆就称为容许弥散圆(permissible circle of confusion)。景深(depth of field):被摄体的前后纵深，呈现在底片面的影象模糊度，都在容许弥散 圆的限定范围内。从焦点到近处容许弥散圆的的距离叫前景深，从焦点到远方容许弥散圆的 距离叫后景深。小光圈焦点景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离（物距）而

11、变化。对于固定焦距和拍摄距离，使用光 圈越小，景深越大。当焦点设在超焦距时，景深会从超焦距的一半延伸到无限远，对一个固 定的光圈值来说，这是最大的景深。式中：6fFL容许弥散圆直径镜彳植用的光圈值物距前景深AL1=F6L*f2-FF8LFSLJ后景深 AL2= fJ-F8L景 深 JZ = AL2 +AL2 =才；為f ；超焦距或称泛焦距离，是一个和焦距与光圈有关的对焦距离，当镜头以这个距离对焦时景深 最大、可以从相机和对焦点之间的某处（景深前缘）起延伸到无限远（景深后缘）。如果镜 头对焦在超焦距，则景深是从超焦距之半到无穷远。超焦距通常最适用的是焦距短的广角镜 头，原因就是景深与镜头焦距的长

12、短是有关系的。镜头焦距越短，景深越大；镜头焦距越长， 景深越小。一般地，使用超焦距还是在50mm以下的镜头比较好，到了 85mm以上，它的景深 范围小，使用超焦距已经没什么意义了。计算相机图像传感器分辨率以及镜头焦距问题：请问我如何确定使用了正确的镜头、焦距以及传感器分辨率（相机传感器CCD像素的 行数和列数）？关于真实世界中的情况，我已了解下列定义：视场（F0V）-相机可以采集到的被检测区域分辨率-成像系统需要复制出的物体细节数量物距-镜头前端到被检测物体的距离 请参考下列图例：Field of viewSensor sizeDepth of fieldWorking/d stance Re

13、solution解答：为了获得精确的测量，您至少需要两个像素来表达您希望检测的最小特征。请使用分 辨率信息为您的应用选择合适的相机和镜头。首先，需要决定您的图像采集系统所需的分辨 率。可以先用真实世界的度量单位测量您需要检测的最小特征的大小。然后，传感器分辨率（S） = （F0V /分辨率）x 2 = （F0V /最小特征的大小）x 2。例如：有一个传感器分辨率为640x480的相机，希望知道在任何方向上可以检测出的最小特 征的分辨率。因为要求测量不依赖于方向，因此取CCD尺寸参数中的短边，这里就是480； 假设想捕获的FOV是100mm。根据上式，能够检测到的最小特征尺寸是FOV除以传感器分

14、辨 率再乘以2（最小特征尺寸=（100/480）*2）。这样可以计算出能检测到的最小特征尺寸就是 0.42mm。请注意这是一个大致的等式，没有考虑到镜头失真、具体的特征检测算法、以及是 否采用亚像素精度。然后，计算所需的焦距：焦距x FOV =传感器尺寸x物距。对于上述例子，如果要确定物距，先假设传感器尺寸是1/2，镜头焦距是12.5mm，那么物 距就是98mm（物距=（12.5*100）/12.7）。请注意为统一单位要将1/2换算为12.7mm。出厂的镜头中，只有一部分具有标准焦距。通常的镜头焦距包括6mm，8mm，12.5mm，25mm， 以及50mm等几种。一旦您选择了一个焦距接近您图像

15、采集系统所需焦距的镜头，您需要调 整物距以使被检测物体合焦。焦距较短（小于12mm ）的镜头拍摄的图像会有明显的失真。 如果您的应用对图像失真比较敏感，请尽量增加物距并使用焦距较长的镜头。如果您不便调 整物距，您在选择镜头时就会受到比较大的限制。宽动态技术是在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的一种技术。当在强光源（日光、灯 具或反光等）照射下的高亮度区域及阴影、逆光等相对亮度较低的区域在图像中同时存在时， 摄像机输出的图像会出现明亮区域因曝光过度成为白色，而黑暗区域因曝光不足成为黑色， 严重影响图像质量。摄像机在同一场景中对最亮区域及较暗区域的表现是存在局限的，这种 局限就是通常所讲的动态范围。宽动态就技术言，不算背光补偿技术，有二种实现方式：CCD+DSP技术和CM0S+DPS技术。 现在，CCD+DSP宽动态技术仍是主流应用技术，通常接触到的宽动态产品大多都是CCD宽动 态。CCD+DSP:这种双曝光（或双快门）技术的核心是针对明暗反差较大的场景，摄像机先 对明亮区域