一.镜头知识之焦点，焦距，有效焦距，前焦距，后焦距
文章目录
- 一.镜头知识之焦点，焦距，有效焦距，前焦距，后焦距
- 1.焦点/焦距f
- 1.1 第一种情况：单片的薄透镜
- 1.2 第二种情况：对于复杂一些的一般光学系统
- 1.2.1 EFL(Effective Focal Length）有效焦距
- 1.2.2 FFL/BFL
- 1.3 焦距小结
- 1.3.1 焦距的计算方法
- 1.3.1.1 **CCD/CMOS靶面尺寸**
- 1.4 几何光学成像公式 (物距 像距 焦距关系)
- 1.4.1 案例
- 1.4 几何光学成像公式 (物距 像距 焦距关系)
- 1.4.1 案例
搞镜头，这几个参数必须知道！这些概念傻傻分不清，今天一起来理一理。
1.焦点/焦距f
镜头的焦距(Focal Length)，从实用的角度可以理解为：镜头中心至Sensor的距离。
焦点，在几何光学中有时也称为像点，是源头的光线经过物镜后汇聚的点。（对于凸透镜来说就是它的实焦点，对于凹透镜来说就是它的虚焦点）
焦距，也称为焦长，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。
这里就存在一个问题了，很多复杂的光学镜头，透镜的中心不是很好确定，所以一般来说焦距分为两种情况来讨论。
1.1 第一种情况：单片的薄透镜
在空气中的薄透镜，焦距是由透镜的中心至主焦点的距离。对一个汇聚透镜（例如一个凸透镜），焦距是正值，而一束平行光将会聚集在一个点上。对一个发散透镜（例如一个凹透镜），焦距是负值，而一束平行光在通过透镜之后将会扩散开。为了省去很多找图的时间，下面还是用一下上面的图。
1.2 第二种情况：对于复杂一些的一般光学系统
比方对厚透镜（厚度不能忽略的透镜），或是有好几片透镜或面镜的系统（比方场镜、复合聚焦镜、远心透镜等）。焦距通常会以有效焦距（EFL，effective focal length）来表示，以与一般常用的参数有所区别：
-
前焦距（FFD）或前焦长（FFL）是系统前方的焦点至第一个光学表面 顶点的距离。
-
后焦距（BFD）或后焦长（BFL）是系统最后一个光学表面顶点至后方焦点的距离。
在空气中的一个光学系统，有效焦距是由前面和后面的主平面至对应的焦点的距离。如果周围的环境不是空气，则距离要乘上该物质的折射系数。有些作者称这个距离为前（后）焦距，以与上面定义的前（后）焦点距离有所区别。
通常，焦距或有效焦距是描述光学系统聚集光线能力的值，并且常被用来计算放大倍数。其他的参数则被用来计算一个特定对象的影像将会在什么位置上形成。
对在空气中厚度为d，R1和R2为透镜的曲率半径，有效焦距为：
此处n是透镜材料的折射率，数值1/f 就是这个透镜的光学倍率。
对应前端透镜的焦距是：
后端透镜焦距是:
以最常见的标示习惯，如果第一个表面的透镜是凸透镜，R1的数值是正值，如果是凹透镜则是负值；如果第二个表面是凹透镜，R2的数值是正值，如果是凸透镜则是负值。要注意的是，即使如此，不同的作者仍可能会有不同的标示习惯。
对一个球形曲率的镜子，焦距等于镜子的曲率半径的一半。凹面镜的焦距是正值，凸面镜的焦距是负值。
厚透镜的三对基点（主点、焦点、节点）示意图。 P 为前侧主点、 P’ 为后侧主点。 F 为前侧焦点、 F’ 为后侧焦点、V 为前侧节点、 V’ 为后侧节点。
可见：不管光从哪个方向进入，有效焦距是不变的。但是，前焦距FFL和后焦距BFL不一定是一样的值。
1.2.1 EFL(Effective Focal Length）有效焦距
有效焦距EFL：effective foce length
定义：指镜头中心到焦点的距离(下图)。
1.2.2 FFL/BFL
BFL（Back Focal Length）光学后焦距定义：
由光学系统中镜片的最后一面到像面的距离。
FFL(Front Focal Length）光学前焦距
定义：由光学系统中镜片的第一面到物面的距离
镜头的焦距分为像方焦距和物方焦距(下图)：
像方焦距是指像方主面（后主面）到像方焦点（后焦点）的 距离。
物方焦距是指物方主面（前主面）到物方焦点（前焦点）的距离。
由于光路可逆，于是在平行光通过透镜的两个方向上分别有前焦点、后焦点Focal point。平行光从右到左穿过镜组产生的焦点称为物方焦点（前焦点），反过来从左到右穿过镜组称为像方焦点（后焦点）。
1.3 焦距小结
1、焦点：凸透镜就是实焦点，凹透镜就是讲虚焦点
2、焦距：分两种情况
第一：薄透镜的焦距：等于透镜中心到焦点的距离
第二：厚透镜和复杂镜片系统的焦距：等于有效焦距。有效焦距还不好直接测量，但是前焦距和后焦距是好测量的。并且前焦距不一定等于后焦距
1.3.1 焦距的计算方法
1.3.1.1 CCD/CMOS靶面尺寸
| 型号 | 高宽比 | 长度mm | 宽度mm | 对角线mm |
|---|---|---|---|---|
| 1/6" | 4:3 | 1.73 | 2.3 | 2.878 |
| 1/4" | 4:3 | 2.4 | 3.2 | 4 |
| 1/3" | 4:3 | 3.6 | 4.8 | 6 |
| 1/2.5" | 4:3 | 5.12 | 3.84 | 6.4 |
| 1/2" | 4:3 | 4.8 | 6.4 | 8 |
| 1/1.8" | 4:3 | 5.3 | 7.2 | 8.9 |
| 2/3" | 4:3 | 6.6 | 8.8 | 11 |
| 1" | 4:3 | 9.6 | 12.8 | 16 |
| 4/3" | 4:3 | 13.5 | 18 | 22.5 |
数码相机CCD尺寸单位“英寸”不是常规意义上的1英寸=25.4mm，这里沿用了早起录像机真空管的外径尺寸1"（25.4mm），但除去玻璃管厚度，成像区实际只有16mm，即CCD规格中的1”=16mm。
1.4 几何光学成像公式 (物距 像距 焦距关系)
1.4.1 案例
寸1"（25.4mm），但除去玻璃管厚度，成像区实际只有16mm，即CCD规格中的1”=16mm。
1.4 几何光学成像公式 (物距 像距 焦距关系)
[外链图片转存中…(img-U6GFf4W5-1697080055591)]
1.4.1 案例
