光学镜头基础知识-2复习进程
摄影基础知识2(光学基础知识)
光圈大，景深小，光圈小，景深大物距小，景深小，物距大，景深大，长焦，景深小广角，景深大很多摄影书都会出现上面一些看似武功秘诀的术语，其实术语后面都是一些在科学原理逻辑推演，并不像商人口中那样神乎其神只要有适当的讲解，受过高中教育的同学都能理解。
下面借用照相技术系一本教材中的插图对景深的概念和光圈，物距和镜头焦距三者之间的关系作一个原理上的介绍。
（以下插图均扫描自，《Handbuch der Fotografie ，Band 1 》（摄影手册，第一卷）Jost J Marchesi 作）在开始之前，先介绍一下凸透镜成像的基本规则，权当高中物理课的复习。
（相机镜头通常由几块镜片组成，一般都可以换算成凸透镜进行计算）这幅图的意思是，景物P点，发出的光，通过凸透镜，形成影像 P''，而这个影像落在了胶卷上，就被记录下来。
图中的水平的点划线为镜片的轴线,也叫主轴，镜片垂直轴线和水平轴线的交点为中心点F和F''为镜头的焦点，其和中心点的距离就叫焦距y 为P点的实际高度y'' 为影像P''的高度，这里可以看出，景物被缩小了。
那P''点的位置是如何确定的呢？凸透镜成像有几个原则：1 平行于镜头主轴的光线经过镜片折射后，必然经过另一侧的焦点（如图中光线a）2 进过焦点的光线，经过镜片折射后，会变回为水平光线（如图中光线c）3 经过中心点的光线，没有折射（如图中光线b）这三条光线在经过镜片后，从不同的方向射来，共同相交在一点，然后继续跑向不同的方向上面三条光线的交点，就是景物P点的像（至于为什么这三条线相交在同一点，这是中学的几何证明题，在这里就不赘述）理论上，当这点恰巧落在胶卷平面上，那么图像就清晰了，也就是焦实了。
对焦其实就是让这点刚好落在胶卷平面上的操作。
否则，如果胶卷平面在这点之前和之后，都会形成一个圆斑，而不是一点了。
所以模糊就是这样产生的。
镜头培训资料整理
风光摄影镜头的选择和拍摄实例
01
建筑摄影镜头的选择和拍摄实例
02
03
04
微距摄影镜头的选择和拍摄实例
总结词：微距摄影中，镜头的选择和拍摄技巧能够展现出被摄物体的细节和视觉冲击力。
拍摄技巧：拍摄时采用中央对焦点对被摄物体进行对焦。利用闪光灯或柔光罩进行补光
详细描述
镜头选择：100mm f/2.8、180mm f/3.5等定焦镜头或变焦镜头适合微距摄影
详细描述
总结词：风光摄影中，镜头的选择和拍摄技巧对画面的表现力起着至关重要的作用。
镜头选择：10-24mm、16-35mm、24-70mm等广角或标准变焦镜头适合风光摄影。这些镜头具有较广的视角和高清晰度，能够捕捉到丰富的画面细节。
拍摄技巧：拍摄时选择合适的时间和角度，捕捉自然光的细微变化和景物的最佳状态
价格和体积
定焦镜头的成像质量较好，但价格较高；变焦镜头价格较低，但成像质量一般。此外，不同镜头的体积和重量也不同，需要根据个人喜好和携带方便性来选择。
如何根据拍摄需求选择合适的镜头
03
镜头应用技巧
镜头拍摄角度的选择和运用
强调对象的正面特征和对称性，常用于表现人物面部特征或物体正面的细节
正面拍摄
侧面拍摄
斜侧面拍摄
背面拍摄
强调对象的侧面特征和轮廓，常用于表现人物的侧面轮廓或物体的轮廓线条
强调对象的斜侧面特征和透视感，常用于表现人物的姿态或物体的立体感
强调对象的背面特征和整体形象，常用于表现人物的整体形象或物体的外观
1
镜头景深和虚化的控制及调整方法
2
3
通过大光圈和短焦距获得浅景深效果，使背景虚化，突出主题
光圈环
对焦环用于调节镜头与被摄物体之间的距离，从而实现对焦。
光学镜头基础知识
接口类型来分
1 C型镜头
法兰焦距是安装法兰到入射镜头的平行光的汇聚点之间的距离。法兰焦距为17.526mm 或0.690in。安装罗纹为：直径1in，32牙.in。镜头可以用在长度为0.512in (13mm)以内的线阵传感器。但是，由于几何变形和市场角特性，必须鉴别短焦镜头是否合用。如焦距为12.6mm的镜头不应该用长度大于6.5mm的线阵。 如果利用法兰焦距尺寸确定了镜头到列阵的距离，则对于物方放大倍数小于20倍时需增加镜头接圈。接圈加在镜头后面，以增加镜头到像的距离，以为多数镜头的聚焦范围位5－10％ 。镜头接长距离为焦距/物方放大倍数。
２、广角镜头：视角90度以上，适用於拍摄距离近且范围大的景物，又能刻意夸大前景表现强烈远近感即透视。35mm相机的典型广角镜头是焦距28mm，视角为72度。120相机的50，40mm的镜头便相当于35mm相机的35，28mm的镜头．
３、长焦距镜头：适于拍摄距离远的景物，景深小容易使背景模糊主体突出，但体积笨重且对动态主体对焦不易。35mm相机长焦距镜头通常分为三级，135mm以下称中焦距，135－500mm称长焦距，500mm
2 CS型镜头
With a 5 mm adapter ring, a C lens can be used on a CS-mount camera.
3 U型镜头
一种可变焦距的镜头，其法兰焦距为47.526mm或1.7913in，安装罗纹为M42×1。主要设计作35mm照片应用（如国产和进口的各种135相机镜头），可用于任何长度小于1.25in(38.1mm)的列阵。建议不要用短焦距镜头。 4 42mm 镜头 3 L型镜头 固定焦距宽视场镜头，最初设计作照相放大作用（如国产各种放大机镜头），且在2.25in(63.5mm)视场内具有良好的特性。法兰焦距是具体镜头的函数。安装螺纹为M39×1.0。可用于长度为1.25in(35.1)以内的列阵，且不受限制。
镜头基础知识和知识点总结
镜头基础知识和知识点总结镜头基础知识和知识点总结一、引言镜头作为摄影器材中至关重要的一部分，对照片质量和效果的产生起着决定性的作用。
了解镜头的基础知识和知识点，不仅有助于我们选择适合的镜头进行拍摄，还可以更好地理解照片的构图和质量问题。
本文将从镜头的构造、分类、光学原理以及一些实用的知识点等方面进行总结和介绍。
二、镜头的构造1. 玻璃光学元件镜头的构造主要由玻璃光学元件组成，包括透镜和反射镜等。
透镜分为凸透镜和凹透镜，通过调整透镜的位置和组合方式，可以改变光线的折射和聚焦效果。
2. 光圈光圈是镜头中具有可变直径的孔径，在光线通过后，可以调整光圈的大小，从而控制进入相机传感器的光量。
光圈的大小直接影响到照片的景深和光线的明暗。
3. 对焦机构对焦机构是镜头中用来调节镜头与被摄物体之间的距离，从而使被摄物体保持清晰的部分。
现代镜头的对焦机构通常由电机和多个对焦组件组成，以实现快速、准确的对焦。
三、镜头的分类1. 按焦距分为广角镜头、标准镜头和长焦镜头广角镜头一般具有小于50mm的焦距，适用于拍摄广角景物，能够呈现出宽广的景深和视角。
标准镜头一般为50mm，是最接近人眼视角的镜头。
长焦镜头超过50mm，适合远距离或需要放大物体的拍摄。
2. 按功能分为定焦镜头和变焦镜头定焦镜头焦距固定，无法调节，但一般具有更好的成像质量和透光性能。
变焦镜头可以根据需要调整焦距，适合拍摄需要不同视角的场景。
3. 按反射系统分为单反镜头和无反镜头单反镜头为配合单反相机设计的镜头，通过反光板和五棱镜将图像引导至取景器中观察。
无反镜头为适配无反相机的镜头，直接将图像传导至相机的电子取景器或显示屏中。
四、光学原理1. 焦点和景深焦点是指光线通过透镜后汇聚在传感器上的位置，决定了被摄物体的清晰与否。
景深则是指摄影中被认为是清晰的范围，包括近景和远景。
焦点和景深的关系是，当焦点调整到一定位置时，会带来不同的景深效果。
2. 色差和畸变色差是指透镜在不同颜色的光线传播中产生的偏差，造成照片中出现色彩偏移现象。
相机镜头的知识点总结
相机镜头的知识点总结一、镜头的基本构造1.光圈光圈是镜头中最重要的一个参数，它决定了镜头能够控制的光线量。
光圈越大，能够通过的光线就越多，拍摄出来的照片就越亮。
而光圈越小，能够通过的光线就越少，拍摄出来的照片就越暗。
光圈的大小一般用F数来表示，F数越小，光圈就越大，反之亦然。
2.焦距焦距是指镜头能够聚焦的范围，焦距越长，能够聚焦的范围就越远，拍摄出来的图片看起来就更加近大远小。
而焦距越短，能够聚焦的范围就越近，拍摄出来的图片看起来就更加广角。
3.镜头构造镜头由多个透镜组成，透镜的材质和形状不同会影响到光线的传播和聚焦。
近年来，随着科技的不断发展，镜头的构造也在不断革新，有一些先进的镜头甚至使用了非球面透镜和超低色散透镜，以获得更加清晰和高对比的画面效果。
二、镜头的种类1.定焦镜头定焦镜头也叫单焦镜头，它的焦距是固定的，无法调节焦距。
定焦镜头一般都有较大的光圈，能够拍摄出背景虚化的效果，适合拍摄人像和静物。
2.变焦镜头变焦镜头的焦距是可以调节的，可以通过旋转镜头来达到放大或缩小的效果。
变焦镜头的优点是拍摄时不需要频繁更换镜头，可以适应不同拍摄场景和拍摄对象的需求。
3.广角镜头广角镜头的焦距较短，能够拍摄到较宽广的画面，适合拍摄风景、建筑和大场景。
4.长焦镜头长焦镜头的焦距较长，能够拍摄到远处的景物，适合拍摄运动、野生动物等需要远距离拍摄的场景。
5.微距镜头微距镜头能够拍摄到非常小的物体，并且通过放大效果，将细节展现得非常清晰。
微距镜头一般用来拍摄昆虫、花卉等微小物体。
6.鱼眼镜头鱼眼镜头是一种特殊的广角镜头，它的视角非常广，可以拍摄到近乎全景的画面，但是会出现一定程度的变形效果。
鱼眼镜头一般用于创意摄影和艺术拍摄。
三、镜头的选购1.品牌和型号市面上有很多不同品牌和型号的镜头，选择镜头时应该根据自己的拍摄需求和预算来确定。
一般来说，知名品牌的镜头质量和性能更加可靠，但是价格也会偏高一些。
2.兼容性在购买镜头时，也需要考虑镜头和相机的兼容性。
2-2 摄影基础知识(镜头光学特性)
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。
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
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 强光强度镜头 普通光强度镜头 弱光强度镜头
1：2.8以上 1：3.5—1：5.8 1：6.3—1：9 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。
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。
1 1 R r k
镜头的加膜
光通过镜头时的损失 镜头的吸收 镜头的反射
光圈系数 k越大，景深越大。
影响景深的主要因素
基础知识2：镜头
编导基础知识
Chapter2
镜头
镜头的三种含义：
1、光学镜头。
摄影机上的光学部件，如电影摄影镜头、电视摄像镜头、照相镜头、监控镜头等。
2、拍摄的镜头。
指摄影机一次开机和停止之间拍摄的一段画面，又称“镜头素材”。
大部分素材会被淘汰，保留下来的素材要经过初剪、精剪、校色等多道工序，才能最终呈现在银幕上。
3、放映的镜头。
银幕上一段连续播放的画面，从拍摄的镜头素材经过加工得到的。
数镜头个数，要留意画面的切换，一次切换，意味着上一个镜头的结束和下一个镜头的开始。
镜头：电影的最小单位
有很多说法，例如镜头是电影的最小单位，镜头是电影的细胞，镜头是电影的基本元素等等。
一部电影通常有多少个镜头呢？
没有固定的说法，大致为几百个到上千个不等。
一般而言，动作性强的影片镜头数量较多，如武侠片、枪战片等，很多镜头一闪而过，甚至几千个镜头都不打不住；动作性弱的影片，如长镜头多的文艺片，镜头数量就比较少。
最长的镜头有多长？
有一个极端的例子，影片《俄罗斯方舟》，片长96分钟，讲的是发生在俄罗斯一座古堡里的故事，一个镜头拍完整部影片。
最短的镜头有多短？
银幕上一秒钟等于24个静态画格。
理论上来讲，最短的镜头可以仅仅是一个画格，即1/24秒。
戈达尔（法国新浪潮电影导演）有句名言：“电影是每秒２４格的真理！”。
镜头光学知识点总结
镜头光学知识点总结一、光学基础知识1.1 光的传播光是一种电磁波，它在真空中传播时的速度为光速，约为3×10^8米/秒。
当光线穿过介质时，其速度会减小，这是因为光在介质中遇到原子和分子时会被吸收和重新辐射，这导致光线传播的速度减慢。
1.2 光的折射光线穿过两种介质的交界面时，会发生折射现象。
根据菲涅尔公式，入射角和折射角之间满足一定的关系，即n1*sinθ1=n2*sinθ2，其中n1和n2分别是两种介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和折射角。
1.3 光的反射光线在与介质交界面相接触时，会发生反射现象。
根据反射定律，入射角和反射角相等，即θi=θr。
1.4 光的干涉和衍射当光通过两个或多个狭缝或者偏振器后，会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两个波相遇后相互干涉的现象，衍射是指波在通过狭缝或物体边缘时产生弯曲的现象。
二、镜头光学基础知识2.1 透镜透镜是用来使光线汇聚或发散的光学元件，根据其形状可以分为凸透镜和凹透镜。
凸透镜使光线汇聚，而凹透镜使光线发散。
2.2 焦距和焦距方程透镜的焦距是指光线汇聚或发散的距离，可以通过焦距方程来计算，即1/f=1/d1+1/d2，其中f是焦距，d1和d2分别是物体和像的距离。
2.3 光圈和光圈数值光圈是指透镜的光线通道大小，通过光圈数值（F值）来表示，F值越小，光线通道越大，光圈越大，反之亦然。
2.4 焦段和深度焦段是指透镜能够清晰成像的距离范围，焦距越长，焦段越短。
深度是指透镜能够清晰成像的深度范围，与光圈大小、焦距和焦段有关。
2.5 像差透镜成像时会出现像差现象，包括球差、色差、像散和畸变等。
通过合适的设计和材料选择可以减少或者消除这些像差。
2.6 镜头组合为了满足不同的成像需求，通常会使用多个透镜组合成镜头组。
镜头组的设计和安排可以有效地减小像差，提高成像质量。
三、摄影镜头类型3.1 定焦镜头定焦镜头焦距固定，适用于需要固定成像画面或者拍摄特定焦距的场景。
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说，焦距一定，FNO越小，D
镜头规格
FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径) EFL
D
加深理解——BF、FB、MB
镜头规格
MB---机械后焦，指镜头最后的机械面到像面的距离， 对于CS接口镜头，此值偏小，有可能造成无法对焦问 题。
MTF、景深、FILTER
同一频率时MTF值不同，给图像带来的差异：
MTF、景深、FILTER
MTF值相同，形状不同带来的图像差异：
MTF、景深、FILTER
上图是一条离焦曲线，里面包含的信息有：MTF、焦深、空间频率和像高。 一般镜头的焦深范围标准是：MTF>0.3 焦深≥0.02mm，空间频率为1/4的芯片极限分辨率； 芯片的极限分辨率=2倍的pixel size分之一，单位为lp/mm 焦深越大，镜头聚焦越容易。
MTF、极限分辨率、FILTER
芯片的极限分辨率计算公式是2倍的pixel size分之一，再乘以1000。6.5μ和2.5μ对应的极限分辨率分别是 77lp/mm和200lp/mm，说明M12定焦镜头的分辨率远远高于77lp/mm，百万像素镜头的分辨率未大于200lp/mm 。
MTF、极限分辨率、FILTER
光学镜头基础知识
研发中心
纲要
• 光学基本定律
– 光学三大定律：折射、反射、直线传播
• 光学镜头基本
– EFL、FNO.、BFL、FFL、光阑、FOV、相对照度、MTF等
• MTF、空间频率、滤光片
– 认识MTF曲线、离焦曲线，理解空间频率 – 从拍摄效果理解MTF – MTF、空间频率、TV分辨率三者关系
Y ’
f
镜头规格
加深理解——EFL与FOV 焦距越短，视场角越大，放大倍率越小，监控范围越大，监控画面中 的人越小，反之视场角越小，放大倍率越大，监控画面中人越大
镜头规格
加深理解——FNO.
FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径)
对于定焦镜头（光圈直径）越大， 通光量就越大；
在一般环境下由于sensor会自动调 整曝光值，此时就比较不出FNO数 值不同的镜头的好坏；
BF---光学后焦，指镜头最后一片镜片最后一面中心点 到像面的距离。一般通过测量BF来间接计算MB和FB 值。
FB---法兰后焦，镜头法兰面到像面的距离。
加深理解——BF、FB、MB
镜头规格
以上两款镜头的MB值分别为7.81和6.97，这就要求相机定位面到 sensor的距离不能大于6.97，否则出现无法聚焦清楚的情况。
如何消除莫尔条纹？ 低通滤波器（OLPF）
No.1
无OLPF的光学系统
有OLPF的光学系统
No.1
No.2
OLPF
No.3
Sensor
No.2 No.3
MTF、极限分辨率、FILTER
Output （Normalization ）
知道了OLPF，再说一下IR-CUT
Spectral characteristics (with IR)
T
500
600
700
800
900
1000
Wave length [nm]
注意区分两个频率: 电磁波的频率，在可见光范围内，通常用波长间接 表达,单位为nm； 空间频率，和分辨率有关，单位是lp/mm
Output (Normalization ）
Spectral characteristics (with IR)
此距离 应大于 FB-MB
加深理解——Resolution
镜头规格
Resolution---分辨率，对于镜头分辨率规格的标注，常用①一定空间频率下的MTF（最大值为1，最 小为0）、②MTF=0.2时的空间频率（lp/mm）、③可达到的最大解析度三种表示方法。
MTF、景深、FILTER
上图是一条MTF曲线，里面包含的信息有：MTF、空间频率和像高。 • MTF可以近似理解为黑白线条的对比度，最大值为1； • 空间频率的单位是lp/mm，200lp/mm表示1毫米距离内的黑白线对数； • 不同颜色的曲线表示不同的像高，T和S分别表示法线和切线方面的MTF。补充说明：像面大小一 般分两种表示方法，一种是像面大小，用直径表示，一种是像高，用距离表示。比如像面Φ6mm对应 的像高是3mm； 从此副MTF曲线图可以看出，这款镜头的可以匹配1/3”的sensor。
• 景深
– 景深概念、及如何扩大景深
光学基本定律
光学(optics)是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理 学科。
光在均匀介质中沿直线传播
反射角等于入射角。i = i’
n1 sin i = n2 sin r
镜头规格
先一起看看下面这个镜头的规格表
镜头规格
加深理解——EFL与FOV 视场角：若Y’为sensor的半对角线长度，则视场角2θ=2*arctan(Y’/f),
MTF、极限分辨率、FILTER F：Frequency
镜头的分辨率（F）与芯片的极限分辨率（Fn）关系
Fn： Nyquist’s limit frequency
F>Fn
F=Fn
F=Fn/2
光信号( 被摄物)
Sensor 接受信 号中
Sensor 输出信 号
分辨率过高,Sensor不能分辨 ，产生莫尔条纹
临界点
可以分辨
MTF、极限分辨率、FILTER
由上页可知，当F>Fn时，Sensor输出的信号就会有杂讯产生，通常杂讯的表现为莫尔条纹。
2.8mm定焦镜头配6.5μ的CCD，由于镜头的 分辨率远远高于芯片的极限分辨率，所以产生 明显的莫尔条纹
百万像素镜头配合2.5μ的CMOS，镜头的分辨率没 有高于芯片的极限分辨率，所以没有莫尔条纹产生 。
1
0.9
0.8
0.7
0.6
B
0.5
GB
R
0.4
GR
0.3
0.2
0.1
0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Wave length [nm]
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 400
C5000 Spectral characteristics
1
0.9Leabharlann 0.80.70.6
B
0.5
GB
R
0.4
GR
0.3
0.2
0.1
0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000