초점 거리는 무엇이며 어떻게 알거나 계산하나요?
초점거리는 광학계에서 빛의 집중이나 발산을 측정한 것으로, 평행광이 입사될 때 렌즈의 광학 중심에서 빛이 모이는 초점까지의 거리를 말합니다. 렌즈 중심에서 카메라의 필름이나 CCD와 같은 이미징 평면까지의 거리이기도 합니다. 초점 거리가 짧은 광학 시스템은 초점 거리가 긴 광학 시스템보다 빛을 모으는 능력이 더 좋습니다. 간단히 말해서 초점 거리는 초점에서 마스크 중심점까지의 거리입니다.
두 개의 초점 거리:
일반적으로 사용되는 공식은 c^2=a^2-b^2입니다.
c는 절반 초점입니다. 길이
광학적 개념:
카메라의 영어 사양서에서 "f="를 본 경우 그 뒤에 오는 숫자는 일반적으로 초점 거리입니다. 초점 거리. 예: "f=8-24mm, 38-115mm(35mm 환산)"은 이 카메라의 초점 거리가 8-24mm이고 대각선 화각은 기존 카메라의 초점 거리 38-115mm와 동일함을 의미합니다. 35mm 카메라. 일반적으로 35mm 카메라 렌즈의 표준 초점 거리는 28~70mm 정도이므로 초점 거리가 70mm보다 크면 망원 효과를 지원한다는 뜻이고, 28mm보다 작으면 광각 효과가 있다는 의미입니다. 촬영 능력.
'초점 가능 범위'는 초점 거리의 연장으로 보통 일반 촬영 거리와 근접 촬영 거리로 구분되는데, 일반적으로 카메라의 일반 촬영 거리는 '특정 센티미터부터'로 표시된다. 무한대까지", 근접 촬영 거리는 일반적으로 "특정 센티미터부터 무한대까지"로 표시됩니다. 이 단계에서 설계된 제품은 일반 촬영에서 초점을 맞추지 못하는 것을 보완하기 위해 근거리 촬영 기능(매크로)을 제공하는 경우가 많습니다. 모드. 일부 카메라는 미세한 물체를 촬영하는 데 적합한 1cm 근접 촬영을 지원하는 마법 같은 능력을 매우 강조합니다.
초점 거리라고도 하는 초점 거리는 광학 시스템에서 빛의 집중 또는 발산을 측정한 값으로, 렌즈 중심에서 빛이 모이는 초점까지의 거리를 나타냅니다. 또한 렌즈의 광학 중심에서 카메라의 필름, CCD 또는 CMOS와 같은 이미징 평면까지의 거리이기도 합니다. 초점 거리가 짧은 광학 시스템은 초점 거리가 긴 광학 시스템보다 빛을 모으는 능력이 더 좋습니다.
카메라 렌즈는 렌즈의 집합으로, 주광축과 평행한 광선이 렌즈를 통과할 때, 이 지점을 초점이라고 합니다. 렌즈의 중심(즉, 광학 중심)을 초점 거리라고 합니다. 고정 초점 거리가 있는 렌즈는 고정 초점 렌즈이고, 조정 가능한 초점 거리가 있는 렌즈는 줌 렌즈입니다. (볼록렌즈의 주축과 평행한 빛의 광선이 볼록렌즈를 통과하면 볼록렌즈에 의해 볼록렌즈의 반대쪽 지점으로 수렴됩니다. 이 지점을 초점이라고 합니다. 거리 볼록렌즈의 초점에서 광학 중심까지의 거리를 볼록 렌즈의 초점 거리라고 합니다. )
광학 중심: 특별한 지점입니다. 렌즈. 이 지점을 통과하는 빛의 전파 방향은 변경되지 않습니다(렌즈에 수직인 광선 제외).
우리가 사용하는 카메라 렌즈는 볼록렌즈에 해당하며, 필름(또는 디지털 카메라의 감광 장치)은 볼록 렌즈의 초점에 가깝습니다. 즉, 필름 사이의 거리입니다. 볼록 렌즈의 광학 중심은 이 볼록 렌즈의 초점 거리와 거의 같습니다.
볼록 렌즈(볼록 렌즈)는 이미지를 형성할 수 있습니다. 일반적으로 볼록 렌즈를 카메라 렌즈로 사용할 때 생성되는 가장 선명한 이미지는 일반적으로 초점에 정확히 맞지 않습니다. 가장 선명한 이미지는 광학 중심에 도달합니다. 거리(이미지 거리)는 일반적으로 초점 거리와 동일하지 않지만 초점 거리보다 약간 큽니다. 구체적인 거리는 촬영되는 물체와 렌즈 사이의 거리(물체 거리)와 관련이 있습니다. 물체 거리가 클수록 이미지 거리가 작아집니다(그러나 실제로는 항상 초점 거리보다 큽니다).
사진을 찍을 때, 찍히는 대상과 카메라(렌즈) 사이의 거리가 항상 일정하지 않기 때문이죠. 예를 들어 사람을 찍을 때, 가끔 사진을 찍고 싶을 때가 있죠. 전신은 멀리 두고, 반신은 최대한 가까이서 찍으세요. 즉, 이미지 거리가 항상 고정되어 있지는 않습니다. 이와 같이 선명한 이미지를 얻으려면 피사체 거리가 다르기 때문에 필름에서 렌즈의 광학 중심까지의 거리를 변경해야 합니다. 우리가 일반적으로 "조정"이라고 부르는 것.
대략적인 초점 거리:
공기 중 얇은 렌즈의 경우 초점 거리는 렌즈 중심에서 주 초점까지의 거리입니다.
수렴 렌즈(예: 볼록 렌즈)의 경우 초점 길이는 양수이고 평행광 빔은 한 점에 초점을 맞춥니다. 오목 렌즈와 같은 발산 렌즈의 경우 초점 거리는 음수이며 평행한 광선은 렌즈를 통과한 후 퍼집니다. 계산식은 오른쪽과 같습니다.
광학 시스템의 초점 거리:
두꺼운 렌즈(두께를 무시할 수 없는 렌즈) 또는 여러 개의 렌즈나 거울이 있는 시스템(예: 카메라, 렌즈 또는 망원경)의 경우 초점 길이는 일반적으로 일반적으로 사용되는 매개변수와 구별하기 위해 유효 초점 거리(EFL, 유효 초점 거리)로 표현됩니다.
전면 초점 거리(FFD) 또는 전면 초점 거리(FFL)는 앞에 초점이 맞춰집니다 시스템의 첫 번째 광학 표면 정점까지의 거리입니다.
BFD(후점 거리) 또는 BFL(후점 거리)은 시스템의 마지막 광학 표면 정점에서 후면 초점까지의 거리입니다.
공중 광학 시스템의 경우 유효 초점 거리는 전면 및 후면 주 평면에서 해당 초점까지의 거리입니다. 주변 환경이 공기가 아닌 경우 거리에 물질의 굴절률을 곱합니다. 일부 저자는 위에서 정의한 전면(후면) 초점 거리와 구별하기 위해 이 거리를 전면(후면) 초점 거리라고 부릅니다.
일반적으로 초점 거리 또는 유효 초점 거리는 광학계가 빛을 모으는 능력을 나타내는 값으로 배율을 계산하는 데 자주 사용됩니다. 다른 매개변수는 특정 물체의 이미지가 형성되는 위치를 계산하는 데 사용됩니다.
공기 중 두께가 d이고 곡률 반경이 R1 및 R2인 렌즈의 경우 유효 초점 거리는 다음과 같습니다.
1/f=(n-1)[1/R1- 1 /R2 (n-1)d/nR1R2]
여기서 n은 렌즈 재료의 굴절률이고, 값 1/f는 렌즈의 광 파워, f는 초점 거리입니다. 렌즈 재질의 굴절률 n이 작을수록 렌즈의 초점거리가 길어지는 것을 알 수 있습니다.
초점거리는 가장 일반적인 표시 규칙을 따릅니다. 첫 번째 표면의 렌즈가 볼록 렌즈인 경우 R1 값은 양수 값이고 오목 렌즈인 경우 음수입니다. 값; 두 번째 표면이 오목 렌즈인 경우 R2 값입니다. 숫자 값은 양수이고 볼록 렌즈인 경우 음수입니다. 그렇더라도 작성자마다 마크업 규칙이 다를 수 있습니다.
구면 곡률을 갖는 거울의 경우 초점 거리는 거울 곡률 반경의 절반과 같습니다. 볼록 거울의 초점 거리는 양수이고 오목 거울의 초점 거리는 음수입니다.
물체에서 렌즈 중심까지의 거리 u. 포지티브 및 반전 이미지의 크기. 이미지의 가상 실제 이미지에서 렌즈 중심까지의 거리 v. 물체 거리와 이미지 거리 사이의 관계
(u는 물체 거리 v는 이미지 거리 f는 초점 거리)
사진의 초점 거리:
초점거리의 개념
초점거리는 카메라 렌즈 형태의 광학렌즈(렌즈)에 의해 결정됩니다. 카메라나 프로젝터의 금속 배럴에는 복합 렌즈를 형성하기 위해 양쪽 또는 한쪽에 곡률(볼록 또는 오목)이 있는 렌즈 세트가 들어 있습니다. 렌즈를 통과한 후 물체의 여러 부분에서 방출된 빛은 필름의 한 지점에 집중되어 이미지에 선명한 윤곽과 실제 질감을 제공합니다. 이 지점을 초점이라고 합니다. 소위 초점 거리란 렌즈의 중앙 지점에서 빛이 명확하게 초점을 맞출 수 있는 지점까지의 거리입니다.
사진 렌즈를 무한대로 조정하면 실제로는 명목상의 초점 거리일 뿐입니다. 디자인적인 측면에서는 렌즈의 주면과 필름이나 이미징 센서 사이의 거리를 초점 거리의 길이에 맞게 조정하면 렌즈에서 멀리 있는 이미지도 필름이나 센서에 선명한 이미지를 형성할 수 있습니다. 렌즈가 더 가까운 물체를 포착하려고 하면 렌즈의 실제 초점 거리가 변경됩니다. 초점 거리는 일반적으로 밀리미터(mm)로 표시되지만 일부 오래된 렌즈는 여전히 센티미터(cm) 또는 인치로 표시되어 있습니다. 화각의 크기는 렌즈의 초점 거리와 필름 크기의 비율에 따라 달라집니다. 가장 널리 사용되는 형식은 35mm이므로 렌즈의 화각은 이 형식을 기준으로 표시되는 경우가 많습니다. 표준 렌즈(50mm), 광각 렌즈(24mm), 망원 렌즈(500mm)의 화각은 다릅니다.
디지털 카메라의 경우에도 마찬가지입니다. 광수용체가 기존 35mm 필름보다 작기 때문에 더 짧은 초점 거리에서도 동일한 이미지를 얻을 수 있습니다.
확장 개념
1. 줌: 촬영 시 초점 및 초점 거리를 해당 조정합니다.
2. 초점: 피사체에 초점이 맞고 이미지가 선명하도록 초점을 조정합니다.
3. 초점이 맞지 않음: 촬영 중인 물체의 초점이 벗어나 이미지가 흐려집니다.
4. 초점 선택: 피사계 심도에서 특정 수준을 선택하면 초점이 선명해지고 다른 수준은 흐릿해집니다(초점이 맞지 않음).
5. 포커스 맞추기: 움직이는 캐릭터가 포커스 안에 들어가도록 포커스를 변경합니다.
6. 랙 초점 또는 초점 풀: 초점이 한 지점에서 다른 지점으로 아주 갑자기 이동합니다.
렌즈 초점 거리 분류
더 일반적인 렌즈는 8mm, 15mm, 24mm, 28mm, 35mm, 50mm, 85mm, 105mm, 135mm, 200mm, 400mm, 600mm, 1200mm, 등 최대 2500mm의 초망원 렌즈가 있습니다.
렌즈는 초점거리, 즉 촬영 시 화각에 따라 표준렌즈, 광각렌즈, 장초점렌즈로 나눌 수 있다.
표준렌즈의 화각은 50도 정도인데, 이는 사람이 머리와 눈을 움직이지 않고 한쪽 눈으로 볼 수 있는 화각이다. 우리가 일반적으로 보는 것과 같습니다. 35mm 카메라의 표준 렌즈의 초점 거리는 대부분 40mm, 50mm 또는 55mm입니다. 120mm 카메라의 표준 렌즈 초점 거리는 일반적으로 80mm 또는 75mm입니다. 카메라 프레임이 클수록 표준 렌즈의 초점 거리도 길어집니다. 디지털 카메라는 이미징 매체(CCD 또는 CMOS)에 따라 크기가 다양하며 표준 렌즈의 초점 거리도 일정하지 않습니다. 편의와 직관을 위해 DC 렌즈에 대해 이야기할 때 소위 35mm 카메라에 해당하는 등가 초점 거리가 사용되는 경우가 많습니다. 이 등가는 시야각의 등가를 나타냅니다. 다음에서는 35mm 카메라의 렌즈에 대해서만 이야기하고 있으며, 다른 형식의 카메라와 디지털 카메라도 비유할 수 있습니다.
광각 렌즈
광각 렌즈는 이름에서 알 수 있듯이 시야각이 넓어 근거리 및 대규모 장면을 촬영하는 데 적합합니다. 전경의 성능을 의도적으로 과장하여 강한 거리감과 원근감을 주기 위해 사용되었습니다. 135mm 카메라의 일반적인 광각 렌즈는 초점 거리가 28mm이고 시야각은 75도입니다. 일반적으로 사용되는 것에는 28mm보다 약간 긴 35mm와 소위 38mm의 작은 광각(주로 포인트 앤 슛 카메라에서 볼 수 있음)이 있습니다.
일반 광각렌즈(초점거리 24mm, 시야각 84도 등)보다 시야각이 더 넓은 초광각렌즈와 이른바 어안렌즈는 초점거리가 8mm이고 시야각은 최대 180도입니다.
망원 렌즈
망원 렌즈는 일반적으로 "망원 렌즈"로 알려져 있습니다. 망원 렌즈는 피사계 심도가 얕기 때문에 피사체를 흐리게 하기 쉽습니다. 배경을 설정하고 피사체를 돋보이게 만듭니다. 35mm 카메라 망원 렌즈는 일반적으로 135mm 미만을 중간 초점 거리라고 합니다. 예를 들어 시야각이 28도인 85mm, 시야각이 23도인 105mm, 시야각이 18도인 135mm입니다. 중간 초점 거리 렌즈는 인물 사진을 촬영하는 데 자주 사용되며 인물 사진 렌즈라고도 합니다. 135-500은 장초점거리라고 하는데, 예를 들어 200mm이면 시야각이 12도, 400mm면 시야각이 6도입니다. 초점 거리가 500mm 이상인 것을 초장 초점 거리라고 하며, 시야각이 5도 미만이므로 먼 장면을 촬영하는 데 적합합니다. 예를 들어, 코트에서 클로즈업을 찍을 때나 야생동물을 촬영할 때 피사체에 가까이 다가갈 수 없기 때문에 초망원 렌즈는 매우 유용합니다.
렌즈 초점 거리에 대한 이해
일반적으로 초점 거리란 렌즈 중심에서 초점까지의 거리라고 말합니다. 하지만 이것은 얇은 렌즈 한 장의 경우에 불과합니다. 카메라 렌즈는 여러 개의 렌즈로 구성되어 있기 때문에 상황은 결코 단순하지 않습니다.
렌즈의 초점거리는 상측 초점거리와 물체측 초점거리로 나누어진다. 상측 초점 거리는 상측 주면에서 상측 초점까지의 거리이며, 물체측 초점 거리는 물체측 주면에서 초점까지의 거리입니다. 객체 측의.
카메라 렌즈의 설계, 특히 줌 렌즈에 망원경 구조가 널리 사용됨에 따라 물체 측 초점 거리와 이미지 측 초점 거리가 반드시 동일하지는 않다는 점에 유의해야 합니다. 우리가 일반적으로 언급하는 카메라 렌즈의 초점 거리는 이미지 측 초점 거리를 나타냅니다.
주 표면과 초점 거리를 결정하는 방법
입사 평행 광선(또는 그 연장선)이 나가는 수렴 광선(또는 그 연장선)과 교차할 때 굴절 주 표면 이는 가상 평면과 렌즈의 광축의 교차점이 주요 지점으로 결정될 수 있습니다. 상측의 주점과 무한 광선에 의해 형성된 초점면(초점) 사이의 거리를 복합 렌즈의 초점 거리라고 합니다(엄격히 말하면 유효 초점 거리). 동일한 원리를 사용하여 물체의 기본 평면과 물체의 초점 거리를 결정할 수도 있습니다.
디자인에 따라 본체 표면의 위치가 렌즈 바깥쪽으로 나타날 수 있습니다. 이는 많은 상황에서 중요합니다.
렌즈 초점 거리 사용 사례
예를 들어 8mm 어안 렌즈의 경우 주 이미지 평면은 초점 평면 바로 앞 8mm에 위치해야 하지만 반사경, 노출 창 및 초점 거리가 8mm 이내에서는 수용되지 않습니다. 플랫 셔터의 두께입니다. 따라서 8mm 어안 렌즈는 실제로 전면에 네거티브 그룹 광학 시스템 설계(역망원 구조라고도 함)를 채택하여 8mm보다 훨씬 큰 상면 위치 거리를 가진 본체에 렌즈를 설치할 수 있습니다.
마찬가지로 500mm 초망원 렌즈라면 망원경 구조를 사용하지 않는다면 렌즈 길이가 500mm가 넘어가서 사용하기 매우 불편할 게 분명합니다. 망원경 구조는 주 표면이 렌즈보다 훨씬 앞쪽에 있도록 설계되어 렌즈 길이가 크게 줄어 듭니다.
등가 초점 거리
디지털 카메라는 카메라에 따라 감광 요소(CCD 또는 CMOS)의 크기가 다릅니다(예: 1/2.5인치, 1/1.8인치 등). , 따라서 초점 거리가 동일한 렌즈는 감광 요소 크기가 다른 디지털 카메라에서 이미징 각도가 다릅니다(자세한 내용은 그림 참조). 예를 들어, 135 필름 카메라에 50mm 초점 거리 렌즈를 사용하면 화각은 약 46도이지만, APS-c 형식의 DSLR에 사용하면(센서의 대각선 길이는 2/3입니다.) 135 필름) (예: Nikon의 D90, D300 등) 시야각은 약 30도입니다. APS-c 기기에서 이 50mm 렌즈의 촬영 각도는 135 필름 기기의 네거티브에 있는 75mm 초점 거리 렌즈의 화각과 거의 동일하며 둘 다 약 30도입니다.
그래서 렌즈의 실제 초점 거리만으로 여러 카메라의 촬영 범위(화각)를 비교하는 것은 불가능합니다. 하지만 사용자에게 있어서 정말 중요한 것은 카메라의 촬영 범위(보는 각도의 크기)입니다. 그리고 사람들은 촬영 각도를 정의하기 위해 항상 135 필름 카메라 렌즈의 초점 거리를 사용했기 때문에(135 필름 카메라의 감광 표면은 고정되어 있습니다), 모든 사람은 이미징 화각을 다른 방식으로 변환하는 데에도 익숙합니다. 135도 카메라에 크기의 감광 요소를 위의 동일한 이미징 각도에 해당하는 렌즈의 초점 거리로 변환한 초점 길이는 135 상당 초점 거리입니다.
초점거리 변환계수
예를 들어 위의 50mm 렌즈를 APS-c DSLR에 사용한다면 135 카메라 환산 초점거리는 75mm입니다. 그리고 75mm=50mm*1.5이므로 여기서 1.5는 소위 "초점거리 변환계수"입니다.
135 필름 카메라는 모두 위 사진에 표시된 35mm 필름을 사용하는 반면, 디지털 카메라의 CCD/CMOS 크기는 상대적으로 작은 경우가 많습니다. 동일한 렌즈를 사용하면 디지털 카메라의 화각은 135 카메라의 화각보다 작습니다. 화각의 감소는 초점 거리의 증가와 동일할 수 있습니다(화각과 초점 거리는 반대입니다.) 비례항).
디지털 카메라의 줌 배율을 계산하는 간단한 방법이 있습니다. 예를 들어 Nikon D80의 CCD 크기는 약 24mm x 16mm입니다. 35mm 필름의 촬상면 폭(36mm)을 Nikon D40의 CCD 폭(24mm)으로 나누어 얻은 값입니다. 확대/축소 비율은 1.5입니다. Nikon D40에 18mm 어안 렌즈를 추가하면 어안 렌즈의 등가 초점 거리는 18*1.5=27mm입니다.