(2)鏡頭的最近聚焦距離。從高斯公式我們知道,隻要能得到實像,這都可以是鏡頭的聚焦範圍。那麼我們可以從高斯公式推算出,鏡頭的最近聚焦距離是1倍焦距遠,這個距離可以得到實像。可是另外一個問題出現了,當最近的聚焦距離時,像距是無限遠。換句話說,如果我們要得到這個影像,必須保證成像麵在離鏡頭主點無限遠處,這顯然是不可能的。事實上,鏡頭的最近聚焦距離,是由成像麵和主點的最大距離決定的。當聚焦距離是2倍焦距時,成像麵到主點的距離也是2倍焦距,這也可能超出成像器到主點的最大距離。當聚焦距離是10倍焦距時,成像器到主點的最大距離可能滿足成像。在實踐中,鏡頭最近的聚焦距離通常大於10倍焦距。
(3)從高斯公式我們還可以知道,對同一個物體使用相同的焦距拍攝時,物體越近(物距u減小),得到的像越大(像距v增大);物體越遠(物距u增大),得到的像越小(像距v減少)。我們也可以改變鏡頭的焦距來改變像的大小,如果拍攝距離不變(物距u不變),焦距増加(f值増加),所得到的像大(像距v増加);焦距減小(f值減小),所得到的像變小(像距v減小)。
3.3
標準視場角和標準焦距。
人的眼睛可以看見的範圍是多大呢?根據測試,人的單眼可以看清楚景物的水平角度是30°垂直角度是22°。如果把水平角度和垂直角度換算成立體角度,約等於47°。
如果用照相機的鏡頭來替代我們的眼睛,鏡頭的視場角也是水平30°垂直22°嗎?為了回答這個問題,我們先討論下鏡頭的視場角。如圖3-9,在鏡頭的物方空間可以發現拍攝空間的立體視場角和可視範圍直徑以及物距的關係。同樣在成像空間,我們也可以發現像的視場角和成像麵對角線以及像距的關係。那麼這兩個視場角有什麼關係呢?當我們對無限遠處物體聚焦,在這個時候所形成的影像的像距正好等於焦距,如果這時候像場的視場角和人眼的視場角一致的話,那麼像場的這個視場角就是標準視場角。人眼的立體視場角是47°根據推算,當成像麵對角線和鏡頭焦距相等時,像場的立體視場角正好是標準視場角,這個焦距值就是標準焦距。
我們可以得出這樣一些結論:
(1)標準焦距跟照相機的成像麵有關。如果鏡頭的成像麵不一樣,那麼它的標準焦距值也不一樣。成像麵35毫米的膠片的標準焦距值是50毫米。成像麵6毫米X4.5毫米裏麵的膠片的標準焦距值是70毫米。同樣是35毫米照相機,膠片的成像麵要比數碼成像麵大一些,所以膠片機的標準焦距值要比數碼相機的標準焦距值大。這也告訴我們,同樣焦距值的鏡頭,用在成像麵較小的照相機中,它可能是長焦距,用在成像麵較大的照相機中,它可能是短焦距。
(2)照相機的焦距值決定了視場角。這是一個35毫米照相機,我們可以看出使用不同焦距的鏡頭的時候,視場角發生了改變。17毫米的焦距鏡頭,視場角是104°50毫米的焦距鏡頭,視場角是47°而500毫米焦距的鏡頭時,視場角隻有5°根據焦距和視場角的關係,我們把鏡頭分為長焦距鏡頭、短焦距鏡頭和標準鏡頭。長焦距鏡頭的焦距值比標準鏡頭的焦距值大,拍攝的視場角小;短焦距鏡頭的焦距值比長焦距鏡頭的焦距值小,拍攝的視場角大。
(3)根據鏡頭焦距跟標準焦距的關係,我們還可以把鏡頭細分為魚眼鏡頭、廣角鏡頭、標準鏡頭和長焦鏡頭。不同焦距的鏡頭不但影響視場角,還對畫麵的透視和物體的畸變產生影響。
對35毫米照相機來說,魚眼鏡頭的焦距值在6毫米以下。拍攝視角可以達到180°甚至230°畫麵畸變大,一般離軸線越遠,畸變越嚴重,焦距越短畸變越大;畫麵具有很強的透視感;畫麵具有較大的景深。