最大对焦清晰的物距计算

1. 基本概念

最大对焦清晰的物距通常与景深(Depth of Field, DOF)相关,尤其是无穷远处的物体可以被清晰对焦到的距离,称为超焦距(Hyperfocal Distance)。通过计算超焦距,可以得出当镜头对焦于该距离时,从某个最小物距一直到无穷远的所有物体都可以清晰成像。

超焦距公式

超焦距的计算公式为:

H=f2N⋅c+f

H = \frac{f^2}{N \cdot c} + f

H=N⋅cf2​+f

其中:

HHH 是超焦距(Hyperfocal Distance)fff 是镜头焦距NNN 是光圈数(f-number,例如 f/2.8, f/8 等)ccc 是弥散圆直径(Circle of Confusion, CoC),用于衡量人眼可以容忍的模糊程度,通常取决于感光元件的尺寸。

参数说明

焦距 fff:镜头的焦距,单位为毫米(mm)。光圈 NNN:光圈的 f 数字(如 f/2.8, f/4),数值越小光圈越大。弥散圆直径 ccc:反映“清晰”的标准。对于全画幅相机,通常取 c=0.03 mmc = 0.03 \, \text{mm}c=0.03mm。

2. 计算实例

假设我们使用一台全画幅相机(35mm 画幅),镜头焦距为 50mm,光圈为 f/8,弥散圆直径 c=0.03 mmc = 0.03 \, \text{mm}c=0.03mm,计算超焦距。

H=5028×0.03+50

H = \frac{50^2}{8 \times 0.03} + 50

H=8×0.03502​+50

计算步骤:

焦距平方:502=250050^2 = 2500502=2500计算分母:8×0.03=0.248 \times 0.03 = 0.248×0.03=0.24计算超焦距:H=25000.24+50=10416.67+50=10466.67 mmH = \frac{2500}{0.24} + 50 = 10416.67 + 50 = 10466.67 \, \text{mm}H=0.242500​+50=10416.67+50=10466.67mm

因此,超焦距约为 10.47 米。

3. 最小清晰物距计算

当镜头对焦在超焦距时,从某个最小物距到无穷远都可以清晰成像。最小物距 dmind_{\text{min}}dmin​ 计算公式如下:

dmin=H⋅dH+(d−f)

d_{\text{min}} = \frac{H \cdot d}{H + (d - f)}

dmin​=H+(d−f)H⋅d​

其中:

ddd 是当前对焦距离HHH 是超焦距fff 是焦距

对焦在超焦距的情况下

当镜头对焦在超焦距 HHH 时,最小清晰物距为:

dmin=H22H−f

d_{\text{min}} = \frac{H^2}{2H - f}

dmin​=2H−fH2​

使用前面的例子,焦距为 50mm,超焦距为 10467mm,计算最小清晰物距:

dmin=1046722×10467−50≈5233.5 mm=5.23 米

d_{\text{min}} = \frac{10467^2}{2 \times 10467 - 50} \approx 5233.5 \, \text{mm} = 5.23 \, \text{米}

dmin​=2×10467−50104672​≈5233.5mm=5.23米

因此,当对焦在超焦距时,从约 5.23 米 到无穷远的物体都会处于清晰范围内。

4. 总结

最大对焦清晰的物距 是通过计算超焦距来获得的,表示从某个最小距离到无穷远的物体都可以清晰成像。公式 H=f2N⋅c+fH = \frac{f^2}{N \cdot c} + fH=N⋅cf2​+f 用于计算超焦距,考虑了焦距、光圈大小和弥散圆等参数。当镜头对焦在超焦距时,从约一半超焦距的距离到无穷远的物体都将处于清晰范围内。


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