基本光學原理:光圈介紹 Part 2

更新 發佈閱讀 4 分鐘

景深 (Depth of Field)

景深是指影像中「看起來清晰」的距離範圍,也是受光圈大小影響的因素之一。

當相機光圈越小 (f-number 越大),景深越深,也就是背景與前景都趨於清晰。

此原理與人眼看不清遠處的字時,會下意識地「瞇起眼睛」相同。都是透過縮小光線進入的孔徑,利用物理上的針孔效應來增加景深,讓視覺影像變得稍微清晰一點。

基本光學與攝影常識整理如下:

vocus|新世代的創作平台

暈影 (Vignetting)

Vignetting 指的是影像邊緣的亮度或飽和度低於中心區域的現象,使畫面中心看起來像被打光 (spotlight)。

這種現象通常由以下幾種因素造成:

  • 機構遮蔽 (Mechanical Vignetting):鏡頭具有實體厚度與筒身結構,當光線以較大角度入射時,容易被鏡筒或內部結構遮擋。
  • 光學漸暈 (Optical Vignetting):在大光圈下,離軸光線 (off-axis rays) 更容易被光學系統限制,導致邊緣進光量下降。
  • 自然光強衰減 (Cos⁴ Falloff):根據光學原理,離軸光線的亮度會隨角度呈現 cos⁴θ 的衰減,這是無法完全避免的物理現象。



像差 (Aberration)

因光學透鏡並非完美的成像媒介。當光線經過透鏡時,理想狀態是所有光線都匯聚在同一個焦點上。然而,透鏡的邊緣區域通常曲率較大,或是製造精確度的關係,造成越靠近透鏡邊緣的光線,折射的角度越大。

這個情況導致了邊緣光線無法與中心光線精準地匯聚在同一點,產生如球面像差(Spherical Aberration) 或彗星像差 (Coma) 等問題。




這些現象通常在大光圈時更為明顯,因為更多邊緣光線參與成像。


色像差 (Chromatic Aberration)

不同波長(顏色)的光,在經過同一片鏡頭時,折射率是不一樣的:

  • 短波長(藍光):折射能力較強,焦點會落在離透鏡較近的地方。
  • 長波長(紅光):折射能力較弱,焦點會落在離透鏡較遠的地方。




當使用大光圈時,光束較粗,這種顏色散開的現象會變得非常明顯,導致影像邊緣出現紫邊或綠邊。

使用小光圈時,可以藉由擋掉邊緣光線,來減輕這種色彩模糊的程度,但將會犧牲掉明亮度。


Reference

https://en.wikipedia.org/wiki/Vignetting

https://www.edmundoptics.com.tw/knowledge-center/application-notes/imaging/sensor-relative-illumination-roll-off-and-vignetting/?srsltid=AfmBOoqLGNabiKYknlK5w2iaiUFOUxFuVlp9o_GiLSsVjxlKNrwJ-g44

https://imaging.nikon.com/sport-optics/guide/binoculars/technologies/technologies_08/#technologies06

留言
avatar-img
SC的沙龍
0會員
11內容數
Hi 希望在這裡您可以找到喜歡的事物
SC的沙龍的其他內容
2026/03/21
光圈 (Aperture) 光圈在相機系統中的功能很像是人眼的瞳孔(Pupil),主要功能為控制光線從鏡頭進到相機系統的進光量,而用來做為控制光圈變化的裝置稱為光圈葉片(Blades)。 人眼: 當處於強光下,虹膜(Iris)會收縮,使瞳孔變小以減少進光量,保護視網膜;在昏暗環境中,瞳孔則會放
Thumbnail
2026/03/21
光圈 (Aperture) 光圈在相機系統中的功能很像是人眼的瞳孔(Pupil),主要功能為控制光線從鏡頭進到相機系統的進光量,而用來做為控制光圈變化的裝置稱為光圈葉片(Blades)。 人眼: 當處於強光下,虹膜(Iris)會收縮,使瞳孔變小以減少進光量,保護視網膜;在昏暗環境中,瞳孔則會放
Thumbnail
2026/03/07
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。
Thumbnail
2026/03/07
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。
Thumbnail
2026/02/28
光是所有影像的起源。 要理解光學與影像的本質,我們必須回歸到最基礎但也最深奧的起點:光線與光的直線傳播。
Thumbnail
2026/02/28
光是所有影像的起源。 要理解光學與影像的本質,我們必須回歸到最基礎但也最深奧的起點:光線與光的直線傳播。
Thumbnail
看更多