光学基础知识：焦点、弥散圆、景深的概念与计算

　　先介绍几个概念：

　　1、焦点（focus）与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后，再以锥状的扩散开来，这个聚集所有光线的一点，就叫做焦点。

　　

　　2、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。 在现实当中，观赏拍摄的影象是以某种方式（比如投影、放大成照片等等）来观察的，人的肉眼所感受到的影象与放大倍率、投影距离及观看距离有很大的关系，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）。

　　

　　不同的厂家、不同的胶片面积都有不同的容许弥散圆直径的数值定义。一般常用的是：

　　画幅24mm x 36mm6cm x 9cm4“ x 5”

　　弥散圆直径0.035mm0.0817mm0.146mm

　　35mm照相镜头的容许弥散圆，大约是底片对角线长度的1/1000~1/1500左右。前提是画面放大为5x7英寸的照片，观察距离为25~30cm。3、景深（depth of field）在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离就叫景深，即：在被摄主体（对焦点）前后，其影像仍然有一段清晰范围的，就是景深。换言之，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。

　　

　　景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离而变化。对于固定焦距和拍摄距离，使用光圈越小，景深越大。

　　

　　示意图1

　　

　　示意图2

　　以持照相机拍摄者为基准，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。4、景深的计算下面是景深的计算公式。其中：

　　

　　

　　

　　

　　从公式（1）和（2）可以看出，后景深 》 前景深。 由景深计算公式可以看出，景深与镜头使用光圈、镜头焦距、拍摄距离以及对像质的要求（表现为对容许弥散圆的大小）有关。这些主要因素对景深的影响如下（假定其他的条件都不改变）： （1）、镜头光圈： 光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大； （2）、镜头焦距 镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大； （3）、拍摄距离 距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。

　　5、一些计算实例

　　网上有些在线计算器，有兴趣的网友可以参考：摄影光学计算器Windows版本的可下载的计数器在f/Calc（1）、200/2.8对焦在5m时，f/2.8的景深：

　　δ= 0.035mm

　　f= 200mm

　　F= 2.8

　　L= 5000mm

　　ΔL1= 60mm

　　ΔL2= 62mm

　　ΔL= 122mm

　　结论： 该镜头在用f/2.8拍摄时，清晰范围是从4.94m~5.062m，景深很浅。

　　（2）、200/2.8+2X=400/5.6对焦在5m时，f/5.6的景深：

　　δ= 0.035mm

　　f= 400mm

　　F= 5.6

　　L= 5000mm

　　ΔL1= 30mm

　　ΔL2= 31mm

　　ΔL= 61mm

　　结论： 该镜头在配合2X增距镜后，主镜头用f/2.8拍摄时，景深是（1）的一半。

　　景深的实际拍摄照片

　　

　　

　　

　　

　　编辑：黄飞