照相的一些光学原理

光学原理对摄影操作不是很有实际意义，但是可以更好地理解照相的过程。

一、变焦
http://blog.csdn.net/lonet/archive/2009/07/10/4336838.aspx
http://a007xu.blog.163.com/blog/static/44645988200931211350827/
http://wenwen.soso.com/z/q134817076.htm

焦距,是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指从透镜中心到光聚集之焦点的距离。

照相机是凸透镜的一个应用：物距(u)>2焦距(f)，2f>v(像距)>f,成倒立缩小的实像，像的位置在异侧 。成像公式：1/焦距=1/物距+1/像距。
u=2f,v=2f时，成倒立等大的实像；应用是测焦距
f<u<2f, v>2f 成倒立放大的实像；应用是投影仪或幻灯机

与另外2种应用对比或作图可以发现，当u不变，f增大时，像的大小和像距会增大；f减少时，像的大小和像距会减少。
对于同一物体，要在照片内显得大一点，需要用到变焦镜头的变焦功能，增大焦距，使实像变大。

因为，焦距增大时像距范围也增大，需要将镜头中心与胶片的距离增大。实际上，胶片是固定的，需要将镜头往远离胶片的方向移动，同时物距也会稍微减少。
所以，在增大焦距时，会看到镜头伸长。由于镜头往远离胶卷的方向移动，也使视角同时减少了。
实际上，光改变镜头与胶片的距离不改变焦距，也能使视角产生变化。但是这样做意义不大，很可能使镜头与胶片的距离不在f到2f的距离内，无法获得清晰的影像。所以只有改变焦距才能在大范围内有效改变视角。

反之亦然。

二、对焦
http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?page=2&id=1039
http://hi.baidu.com/wwgblog/blog/item/6d264cb5ae1260ce37d3ca72.html

根据物距(u)>2焦距(f)，2f>v(像距)>f，只要是在视角范围内的物距>2焦距的物体都会在相机内部的f至2f这个距离内成像，如果胶片能够在这个范围内移动，就可以得到任意物体清晰的影像。这个过程称之为对焦或调焦。

调焦通常采用下述2种方式来进行：

1.整组调焦：将整个镜头向前伸出有限距离x，此增大量只有这样才能保证象点正确地落实在胶片平面上，以保持象面的清晰度。此增大量x称调焦量。
这种调焦方式在使用时，只需转动镜头上的调焦环，调焦环上刻有与调焦量对应的底片与被摄景物之间的距离标尺，调焦环带动镜筒上的多头螺纹，让镜头产生轴向移动，使镜头的焦点落实在胶片平面上。由于是整组移动镜头，镜片之间的相对位置固定不变，因此能始终保持镜头的成象质量处于最佳状态。
由于镜头整组移动，实际上物距和镜头中心到胶片的距离同时变化， 根据成像公式：1/焦距=1/物距+1/像距，如果物距基数比较大，可以忽略物距的变化，也可以忽略镜头中心到胶片的距离的变化，认为视角是不变的。

2.改变焦距：这种调焦方式是通过移动镜头中某组镜片的轴向位置，从而稍微变动了镜头的焦距，以使物距变化时能保持象距不变。为前组调焦示意图，它是最常采用的调焦方法之一。可以前组单片调焦，也可以前组一齐移动调焦。此外还有采用中组或后组的调焦形式。这种调焦方式的优点是调焦时整个镜头可保持不动，调焦量小，调焦机构也较简单。变焦镜头由于镜片多，体积大，整组移动有困难，往往多采用这种方式调焦。


三、景深
http://www.xitek.com/book/optical/depthoffield.htm
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，这个前后纵深成为景深。虽然，每次只有一个距离的物体真正落在胶片上，但附近的物体如果在景深内，也被认为是清晰的。超过景深范围的物体，就会显得模糊。

实际上多点对焦，也就是将这几个点都落在景深内，实际可能没有一个点落在胶片上。

景深有个计算公式，但比较复杂。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。

增大光圈和减少距离增加光线进入相机内部的角度，可以看作增加实像发射光线的角度，与相片距离大于一定值的实像就出现模糊，减少景深。
增大焦距，使像距范围增大，可以看作在相机内部将实像拉开，实像之间距离增大。除了在胶片位置的实像，其他实像到胶片的距离相应增大，容易变得模糊，减少景深。另外，物距越小，像距增加越明显。

光圈越大，镜头焦距越长，距离越近，景深越小。可以利用浅的景深来做出背景虚化的效果。也可以利用深的景深使相片最大范围清晰。