透鏡的焦距是什麼?

General 更新 2024-11-25

鏡頭的焦距是什麼意思？根據什麼算的？

1. 焦距

焦距是指平行光線通過透鏡或透鏡組後聚焦的距離，如下圖所示：

從圖中可以看出，凸透鏡的焦距為10釐米

2. 成像

當物體的距離發生變化時，物體上的每個點發出的光線不再是平行光線，為了得到清晰的圖像，需要調整透鏡到底片（光屏）的距離，如下圖所示：

不論透鏡到光屏的實際距離是多少，透鏡的焦距是恆定不變的。

3. 變焦

有透鏡組構成的變焦系統，可以調整整個系統的焦距，焦距和上面1中所說的並無不同，等焦距由70mm調整為200mm時，代表平行光線匯聚為一點的距離變為200mm，也就是底片距離透鏡邊遠了，因此圖像也會按照比例被放大，看下圖：

（以上圖片均來自互聯網）

焦距的光學概念

如果你在相機的英文規格書上看過“f =”，那麼後面接的數碼通常就是它的焦長，即焦距長度。如：“f=8-24mm，38-115mm(35mm equivalent)”，就是指這臺相機的焦距長度為8-24mm，同時對角線的視角換算後相當於傳統35mm相機的38-115mm焦長。一般而言，35mm相機的標準鏡頭焦長約是28-70mm，因此如果焦長高於70mm就代表支持望遠效果，若是低於28mm就表示有廣角拍攝能力。“可對焦範圍”則是焦長的延伸，通常分為一般拍攝距離與近拍距離，相機的一般拍攝距離通常都標示為“從某公分到無限遠”，而近階段設計的產品則往往還會提供近距離拍攝功能(macro)，以彌補一般拍攝模式下無法對焦的問題。有些相機就非常強調具有支持1釐米近拍的神奇能力，適合用來拍攝精細的物體。焦距，也稱為焦長，是光學系統中衡量光的聚集或發散的度量方式，指從透鏡中心到光聚集之焦點的距離。亦是照相機中，從鏡片光學中心到底片、CCD或CMOS等成像平面的距離。具有短焦距的光學系統比長焦距的光學系統有更佳聚集光的能力。相機的鏡頭是一組透鏡，當平行於主光軸的光線穿過透鏡時，光會聚到一點上，這個點叫做焦點，焦點到透鏡中心（即光心）的距離，就稱為焦距。焦距固定的鏡頭，即定焦鏡頭；焦距可以調節變化的鏡頭，就是變焦鏡頭。（當一束與凸透鏡的主軸平行的光穿過凸透鏡時，在凸透鏡的另一側會被凸透鏡匯聚成一點，這一點叫做焦點，焦點到凸透鏡光心的距離就叫這個凸透鏡的焦距。一個凸透鏡的兩側各有一個焦點。）光心（Optical center）：透鏡中的一個特殊點，凡是通過該點的光，其傳播方向不變(除一條垂直於透鏡的光線外，其餘光線均有平移)。我們用的照相機的鏡頭就相當於一個凸透鏡，膠片（或是數碼相機的感光器件）就處在這個凸透鏡的焦點附近，或者說，膠片與凸透鏡光心的距離約等於這個凸透鏡的焦距。凸透鏡（convex lens）能成像，一般用凸透鏡做照相機的鏡頭時，它成的最清晰的像一般不會正好落在焦點上，或者說，最清晰的像到光心的距離(像距)一般不等於焦距，而是略大於焦距。具體的距離與被照的物體與鏡頭的距離（物距）有關，物距越大，像距越小，(但實際上總是大於焦距)。由於我們照相時，被照的物體與相機(鏡頭)的距離不總是相同的，比如給人照相，有時，想照全身的，離得就遠，照半身的，離得就近。也就是說，像距不總是固定的，這樣，要想照得到清晰的像，就必須隨著物距的不同而改變膠片到鏡頭光心的距離，這個改變的過程就是我們平常說的“調焦”。對厚透鏡（厚度不能忽略的透鏡），或是有好幾片透鏡或面鏡的系統（像是照相，鏡頭或望遠鏡），焦距通常會以有效焦距（EFL，effective focal length）來表示，以與一般常用的參數有所區別：前焦距（FFD）或前焦長（FFL）是系統前方的焦點至第一個光學表面頂點的距離。後焦距（BFD）或後焦長（BFL）是系統最後一個光學表面頂點至後方焦點的距離。在空氣中的一個光學系統，有效焦距是由前面和後面的主平面至對應的焦點的距離。如果周圍的環境不是空氣，則距離要乘上該物質的折射係數（Refractive index）。有些作者稱這個距離為前（後）焦距，以與上面定義的前（後）焦點距離有所區別。通常，焦距或有效焦距是描述光學系統聚集光線能力的值，並且常被用來計算放大倍數。其他的參數則被用來計算一個特定對象的影像將會在什麼位置上形成。對在空氣中厚度為d，曲率半徑為R1和R2的透鏡，有效焦距為：1/f=(n－1)[1/R1－1/R2+(n－1)d/n......

什麼是焦距

焦距,本來是一個光學中的量,當一束平行光以與凸透鏡的主軸穿過凸透鏡時，在凸透鏡的另一側會被凸透鏡匯聚成一點，這一點叫做焦點，焦點到凸透鏡光心的距離就叫這個凸透鏡的焦距。一個凸透鏡的兩側各有一個焦點。

光心：可以把凸透鏡的中心近似看作是光心。

我們用的照相機的鏡頭就相當於一個凸透鏡，膠片（或是數碼相機的感光器件）就處在這個凸透鏡的焦點附近，或者說，膠片與凸透鏡光心的距離大至約等於這個凸透鏡的焦距。

凸透鏡能成像，一般用凸透鏡做照像機的鏡頭時，它成的最清晰的像一般不會正好落在焦點上，或者說，最清晰的像到光心的距離(像距)一般不等於焦距，而是略大於焦距。具體的距離與被照的物體與鏡頭的距離（物距）有關，物距越大，像距越小，(但實際上總是大觸焦距)。

由於我們照像時，被照的物體與相機(鏡頭)的距離不總是相同的，比如給人照像，有時，想照全身的，離得就遠，照半身的，離得就近。也就是說，像距不總是固定的，這樣，要想照得到清晰的像，就必須隨著物距的不同而改變膠片到鏡頭光心的距離，這個改變的過程就是我們平常說的“調焦”。

從上邊的敘述來看，一個凸透鏡的焦距是一個固定的數。也就是說，一個凸透鏡的焦距是不能調整的。相當一部分相機的鏡頭的焦距也是不能調整的，稱之為“(固)定焦(距)鏡頭”，所以說，上述(我們平常)所說的“調焦”，並不是真的調整鏡頭的焦距！只有另一部分相機，它的鏡頭是“變焦鏡頭”,就是那些能夠“變倍”的鏡頭，用那樣的相機在進行變倍時才是真正的 “調整焦距”！

唉呀，打了這麼多字，能解釋清楚嗎？看懂了嗎？

哈哈，連個懸賞分都沒有，如果這答案連選都選不上，可真的苦死我啦！

參考資料：回答者：多少懂點物理

什麼叫做凸透鏡的焦距