基本光學原理:焦距、視角與景深的關係

更新 發佈閱讀 4 分鐘
  • 焦距 (Focal Length):鏡頭把無限遠平行光線聚焦到感光平面所需的有效光學距離。
  • 視角 (Angle of View):鏡頭能夠捕捉到的場景角度範圍(鏡頭能「看」到的角度大小),由 焦距感光元件尺寸 (sensor size) 共同決定。
  • 景深 (Depth of Field):在對焦點前後,影像仍然看起來清晰可接受的距離範圍。
    • 深景深 (Deep DOF):清晰範圍很廣。
      • 效果: 從腳下的草地到遠方的雪山都清晰。
      • 用途: 宏偉的風景、建築、大合照。
    • 淺景深 (Shallow DOF):清晰範圍很窄。
      • 效果: 背景像奶油般化開。
      • 用途: 人像、花卉、美食,為了排除雜亂背景將聚焦重點。

景深主要由三個因素決定:

1. 焦距 (Focal Length)

2. 光圈 (Aperture / f-number)

3. 拍攝距離 (Subject Distance)


焦距越短 → 視角越廣(廣角)→ 容易形成深景深

短焦距

短焦距

清晰範圍很廣,從近處到遠處大部分都能保持清晰。

短焦距鏡頭會把眼前的世界「縮小」投到感光元件上,所以能看到較廣泛的視野。

焦距越長 → 視角越窄(望遠)→ 容易形成淺景深

長焦距

長焦距

清晰範圍很窄,只有對焦平面上的物體清楚,前後景物很快就會模糊。

長焦距鏡頭會把遠方的景物「放大」投到感光元件上,所以只能看到局部的視野。


等效焦距 (Equivalent Focal Length)

現在的手機幾乎都擁有一顆以上的相機鏡頭,iPhone Pro系列的機型共有3顆相機鏡頭,以下為 iPhone 17 Pro 的相機規格:

    • 48MP Fusion Main: 24 mm equivalent, 1/1.28" (sensor size), f/1.78
    • 48MP Fusion Ultra Wide: 13 mm equivalent, 1/2.55" (sensor size), f/2.2
    • 48MP Fusion Telephoto: 100 mm equivalent, 1/2.55" (sensor size), f/2.8

由於手機的真實焦距其實非常短,因此目前以上鏡頭所寫的焦距範圍,通常是根據35mm full frame 為基準所計算出來的結果。

目前目前手機常見焦段:

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等效焦距計算方式

f(actual) = ​f(eq) / Crop Factor

f(actual):真實焦距 (mm)

f(eq):等效焦距 (mm)(以35mm 為基準)

Crop Factor:43.27mm(35mm Full Frame 對角線​長)/ sensor 對角線長 (mm)

iPhone 17 Pro Main Camera 的真實焦距計算:

  • 48MP Fusion Main 真實焦距: f(actual) = 24mm / (43.27mm / 12.3mm) = 6.8mm

由於手機 sensor 尺寸較小,真實焦距也非常短,因此在物理光學上其實很難產生明顯的淺景深效果。現代手機的人像模式 (Portrait Mode) 多半是透過 AI 與計算攝影技術,模擬出背景模糊的效果。

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