초점 거리

양(볼록) 렌즈, 음(오목) 렌즈, 오목 거울, 볼록 거울의 초점 F 및 초점 거리 f.

광학 시스템의 초점 거리는 시스템이 빛을 얼마나 강하게 수렴 또는 발산하는지를 측정하는 것입니다. 이는 시스템의 광학 전력과 반대입니다.양의 초점거리는 시스템이 빛을 수렴하는 것을 나타내고 음의 초점거리는 시스템이 빛을 발산하는 것을 나타냅니다.초점 거리가 짧은 시스템은 광선을 더 급격하게 굴절시켜 광선이 더 짧은 거리에서 초점을 맞추거나 더 빠르게 분산시킵니다.공기 중의 얇은 렌즈의 특수한 경우, 양의 초점거리는 처음에 시준된(병렬) 광선이 초점에 도달하는 거리이거나, 또는 음의 초점거리는 시준된 광원을 형성하기 위해 렌즈 앞에 위치시켜야 하는 거리를 나타냅니다.보다 일반적인 광학 시스템의 경우, 초점 거리는 직관적인 의미가 없으며, 단순히 시스템의 광학 전력과 반대입니다.

피사체가 본질적으로 무한히 멀리 떨어져 있는 대부분의 사진 및 모든 망원경에서 초점거리(광학력)가 길면 확대율이 높아지고 시야각이 좁아집니다.반대로 초점거리 또는 광학력이 짧으면 확대율이 낮아지고 시야각이 넓어집니다.한편, 현미경 등, 피사체를 렌즈에 가까이 가져옴으로써 배율을 실현하는 어플리케이션에서는, 피사체를 투사 중심에 가깝게 할 수 있기 때문에, 초점거리(광파워가 높다)가 짧아지면 배율이 높아진다.

얇은 렌즈 근사

공기 중에 있는 얇은 렌즈의 경우 초점거리는 렌즈의 중심에서 렌즈의 주요 포치(또는 초점)까지의 거리입니다.수렴렌즈(예를 들어 볼록렌즈)의 경우 초점거리는 정의이며 시준된 빛의 빔이 한 지점에 집중되는 거리입니다.발산렌즈(예를 들어 오목렌즈)의 경우 초점거리는 음이고 시준빔이 렌즈를 통과한 후 발산되는 것처럼 보이는 지점까지의 거리입니다.

렌즈가 어떤 물체의 이미지를 형성하기 위해 사용될 때, 물체에서 렌즈 u까지의 거리, 렌즈에서 이미지 v까지의 거리, 그리고 초점 거리 f는 다음과 같이 관련된다.

({displaystyle {1}{f}}=param frac {1}{u}}+{\frac {1}{v}}}\ .}

얇은 볼록렌즈의 초점거리를 쉽게 측정할 수 있어 원거리 광원의 이미지를 스크린에 형성할 수 있다.렌즈는 화면에 선명한 이미지가 형성될 때까지 이동합니다.이 경우1/u는 무시할 수 있으며 초점 거리는 다음과 같습니다.

(\displaystyle f\about v\)

오목 렌즈의 초점 거리를 결정하는 것은 다소 어렵다.이러한 렌즈의 초점 거리는 렌즈가 없을 경우 확산되는 빛의 빔이 렌즈 앞에서 만나는 지점으로 간주됩니다.이러한 테스트 중에는 이미지가 형성되지 않으며, 초점 거리는 렌즈를 통과하는 빛(레이저 빔의 빛 등)을 통해 측정해야 하며, 빛이 얼마나 분산/굴절되는지를 검사하고 광선을 따라 렌즈의 초점까지 역방향으로 이동해야 합니다.

일반 광학계

두꺼운 렌즈도

두꺼운 렌즈(지울 수 없는 두께를 가진 렌즈) 또는 여러 개의 렌즈 또는 거울로 구성된 이미징 시스템(예: 사진 렌즈 또는 망원경)의 경우, 초점 거리를 다른 일반적으로 사용되는 매개변수와 구별하기 위해 종종 유효 초점 거리(EFL)라고 한다.

전면 초점 거리(FFL) 또는 전면 초점 거리(FFD)(s_F)는 시스템의 전면 초점(F)에서 첫 번째 광학 표면(S₁)^[1]^[2]의 정점까지의 거리입니다.
후방 초점 거리(BFL) 또는 후방 초점 거리(BFD)(s†)_F′는 시스템의₂ 마지막 광학 표면의 정점에서 후방 초점(F†)^[1]^[2]까지의 거리입니다.

공기 중의 광학계의 경우, 유효 초점 거리(f 및 fµ)는 전면 및 후면 주요 평면(H 및 H†)에서 대응하는 초점(F 및 F†)까지의 거리를 제공합니다.주변 매체가 공기가 아닌 경우 거리에는 매체의 굴절률이 곱됩니다(n은 렌즈 자체가 만들어지는₁ 물질의 굴절률, n은 렌즈 앞 매체의 굴절률₂, n은 렌즈 뒤에 있는 매체의 굴절률).일부 저자는 이러한 거리를 앞에서 ^[1]정의한 전방/후방 초점 거리와 구분하여 전방/후방 초점 거리라고 부른다.

일반적으로 초점거리(EFL)는 광학계가 빛의 초점을 맞추는 능력을 나타내는 값이며 시스템의 배율을 계산하는 데 사용되는 값입니다.다른 파라미터는 지정된 객체 위치에 대해 영상이 형성될 위치를 결정하는 데 사용됩니다.

공기 중 두께 d 렌즈의 경우₁(n₂ = n = 1) 곡률₁ R 및 R의₂ 반경을 가진 표면의 경우, 렌즈 제작자의 방정식으로 유효 초점 거리 f를 구한다:

{\frac {1}=(n-1)\frac {1}-{\frac {1}{R_{2}}+{\frac {(n-1)d}{nR_{1}R_{2}\right

여기서 n은 렌즈 매질의 굴절률입니다.1/f의 양은 렌즈의 광파워라고도 합니다.

해당하는 전면 초점 거리는 다음과 같습니다.^[3]

\displaystyle\mbox{F}FD}}=f\left(1+{\frac {(n-1)d}{nR_{2}}\right),}

및 후면 초점 거리:

{\displaystyle\mbox{B}FD}}=f\left(1-{\frac {(n-1)d}{nR_{1}}\오른쪽).}

여기서 사용하는 부호규칙에서 R의 값은₁ 제1렌즈면이 볼록하면 플러스, 오목하면 마이너스이다.R의 값은₂ 두 번째 표면이 볼록하면 음수이고 오목하면 양수이다.부호규칙은 저자마다 다르므로 사용되는 규칙에 따라 이러한 방정식의 형태가 달라집니다.

공기 중에 있는 구형 곡면 거울의 초점거리의 크기는 거울의 곡률반경을 2로 나눈 것과 같다.초점거리는 오목거울의 경우 양수이고 볼록거울의 경우 음수입니다.광학 설계에 사용되는 부호 규약에 따르면 오목형 미러는 음의 곡률 반경을 가지므로

{{displaystyle f=-{R \over2}}

여기서 R은 거울 표면의 곡률 반지름입니다.

여기서 사용되는 곡률 반지름에 대한 부호 규칙에 대한 자세한 내용은 곡률 반지름(광학)을 참조하십시오.

사진에 있어서

28 mm 렌즈

50 mm 렌즈

70 mm 렌즈

210 mm 렌즈

렌즈 선택이 화각에 어떤 영향을 미치는지 보여주는 예제입니다.위의 사진들은 피사체로부터 일정한 거리를 두고 35mm 카메라로 촬영되었다.

초점거리 f의 얇은 볼록렌즈로 검은 글자의 화상을 빨간색으로 표시한다.선택된 광선은 각각 파란색, 녹색, 주황색으로 문자 E, I, K에 표시된다.E(2f)는 동일한 크기의 실제 반전 이미지를 가지며, I(2f)는 무한대 이미지를 가지며, K(2f는 두 배의 가상 및 수직 이미지를 가집니다.

이 컴퓨터 시뮬레이션에서는 피사체를 프레임에 넣은 채로 시야를 조정(초점거리를 변경)하면(카메라 위치를 적절히 변경) 크게 다른 화상을 얻을 수 있습니다.무한대에 가까워지는 초점 거리(시야 0도)에서 광선은 서로 거의 평행하며, 그 결과 피사체가 "평평하게" 보입니다.초점 거리가 작을 때(시야 범위가 넓을 때) 피사체가 "축소"로 나타납니다.

카메라 렌즈의 초점거리는 일반적으로 밀리미터(mm) 단위로 지정되지만, 일부 오래된 렌즈는 센티미터(cm) 또는 인치 단위로 표시됩니다.

렌즈의 초점거리 f와 시야(FOV)는 반비례한다.표준 직선 렌즈의 경우 FOV = 2 arctan x/2f이며, 여기서 x는 필름의 대각선입니다.

사진 렌즈가 "무한"으로 설정되어 있는 경우, 후면 노드점은 초점 평면에서 렌즈의 초점 거리에 따라 센서 또는 필름으로부터 분리됩니다.카메라에서 멀리 떨어진 물체는 센서 또는 필름에 선명한 이미지를 생성합니다. 이 또한 이미지 평면에 있습니다.

더 가까운 물체를 선명한 초점으로 렌더링하려면 후면 노드 지점과 필름 사이의 거리를 늘려서 필름을 영상 평면에 놓도록 렌즈를 조정해야 합니다.그런 다음 초점 거리(f), 사진을 찍을 전방 노드 지점에서 물체까지의 거리(s₁) 및 후방 노드 지점에서 영상 평면까지의₂ 거리는 다음과 같이 관련됩니다.

{{1}{s_{1}}+{\frac {1}{s_{2}}=black {1}{f}}.

s가 감소함에 따라₁ s를 증가시켜야 합니다₂.예를 들어, 초점 거리가 f = 50 mm인 35 mm 카메라의 일반 렌즈를 고려합니다.멀리 있는 물체₁(s ≈ ≈)에 초점을 맞추려면 렌즈의 후면 결절 지점이 영상 평면으로부터 s = 50mm 거리에₂ 있어야 합니다.물체의 초점을 1m 떨어진 곳(s₁ = 1,000mm)으로 맞추려면 렌즈를 영상 평면에서 2.6mm 더 멀리 s = 52.6mm까지₂ 이동시켜야 합니다.

렌즈의 초점 거리에 따라 멀리 있는 물체를 촬영하는 배율이 결정됩니다.이는 해당 렌즈와 동일한 크기의 먼 물체를 촬영하는 핀홀과 이미지 평면 사이의 거리입니다.직선 렌즈의 경우(즉, 이미지 왜곡이 없는 경우), 멀리 있는 물체의 이미징은 핀홀 카메라 모델로 ^[4]잘 모델링됩니다.이 모델은 사진작가가 카메라의 화각을 계산하기 위해 사용하는 단순한 기하학적 모델로 이어집니다.이 경우 화각은 필름 크기에 대한 초점 거리의 비율에만 의존합니다.일반적으로 화각도 ^[5]왜곡에 따라 달라집니다.

닮은 초점 길이 약 필름이나 센서 형식의 표준 렌즈로 알려져 있는 대각선 크기 만한 렌즈, 견해의 각도는 각도는large-enough 인쇄는 프린트 보는 이것은 평범한 관점을 산출하는 인쇄 그리고 대각선의 전형적인 시야 거리에서 볼 때에 의해 정해진 각도에;[6]눈높이에는 비슷하다.t 5대각선으로 3도.풀 프레임 35 mm 형식 카메라의 경우 대각선은 43 mm이고 일반적인 "일반" 렌즈의 초점 거리는 50 mm입니다.초점 거리가 통상보다 짧은 렌즈는 광각 렌즈(일반적으로 35mm 형식 카메라의 경우 35mm 이하)라고 불리는 경우가 많은 반면, 표준보다 훨씬 긴 렌즈는 망원 렌즈(일반적으로 35mm 형식 카메라의 경우 85mm 이상)라고 불립니다.기술적으로, 긴 초점 거리 렌즈는 초점 거리가 렌즈의 물리적 거리보다 길 때에만 "원격"이지만, 이 용어는 종종 긴 초점 거리 렌즈를 설명하기 위해 사용됩니다.

35 mm 규격의 인기로 인해, 카메라-렌즈 조합은 35 mm에 상당하는 초점 거리, 즉 전체 프레임 35 mm 카메라에서 동일한 시야각을 가지는 렌즈의 초점 거리로 설명되는 경우가 많습니다.35mm의 동등한 초점 거리를 사용하는 것은 특히 35mm 필름보다 작은 센서를 사용하는 경우가 많기 때문에 크롭 팩터로 알려진 인자에 의해 주어진 시야각을 달성하기 위해 그에 상응하는 더 짧은 초점 거리를 필요로 하는 디지털 카메라에서 흔히 볼 수 있다.

「」를 참조해 주세요.

피사계
디옵트
f-숫자 또는 초점비

레퍼런스

^ ^a ^b ^c John E. Greivenkamp (2004). Field Guide to Geometrical Optics. SPIE Press. pp. 6–9. ISBN 978-0-8194-5294-8.
^ ^a ^b Hecht, Eugene (2002). Optics (4th ed.). Addison Wesley. p. 168. ISBN 978-0805385663.
^ Hecht, Eugene (2002). Optics (4th ed.). Addison Wesley. pp. 244–245. ISBN 978-0805385663.
^ Charles, Jeffrey (2000). Practical astrophotography. Springer. pp. 63–66. ISBN 978-1-85233-023-1.
^ Stroebel, Leslie; Zakia, Richard D. (1993). The Focal encyclopedia of photography (3rd ed.). Focal Press. p. 27. ISBN 978-0-240-51417-8.
^ Stroebel, Leslie D. (1999). View Camera Technique. Focal Press. pp. 135–138. ISBN 978-0-240-80345-6.

[Greivenkamp-1] John E. Greivenkamp (2004). Field Guide to Geometrical Optics. SPIE Press. pp. 6–9. ISBN 978-0-8194-5294-8.

[Hecht1-2] Hecht, Eugene (2002). Optics (4th ed.). Addison Wesley. p. 168. ISBN 978-0805385663.

[Hecht2-3] Hecht, Eugene (2002). Optics (4th ed.). Addison Wesley. pp. 244–245. ISBN 978-0805385663.

[4] Charles, Jeffrey (2000). Practical astrophotography. Springer. pp. 63–66. ISBN 978-1-85233-023-1.

[5] Stroebel, Leslie; Zakia, Richard D. (1993). The Focal encyclopedia of photography (3rd ed.). Focal Press. p. 27. ISBN 978-0-240-51417-8.

[6] Stroebel, Leslie D. (1999). View Camera Technique. Focal Press. pp. 135–138. ISBN 978-0-240-80345-6.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

v t 사진
장비.	카메라 라이트필드 디지털. 들판 즉시 핀홀 누르다 거리 측정기 Slr. 여전히 TLR 장난감 보다 암실 확대기 세이프라이트 영화 기초 포맷 홀더 주식. 이용 가능한 영화 단종된 영화 필터 플래시 미용 요리 쿠콜로리스 고보 핫슈즈 렌즈 후드 일광 리플렉터 스누트 소프트 박스 렌즈 프라임 렌즈 줌 렌즈 광각 렌즈 망원 렌즈 제조원 단조류 무비 프로젝터 슬라이드 프로젝터 삼각대 머리 존 플레이트
용어.	35 mm 등가 초점 거리 화각 조리개 후방 산란 검은색과 흰색. 색수차 혼란의 고리 컬러 밸런스 색온도 피사계 초점 깊이 노출 노출 보상 노출값 얼룩말 무늬 F 번호 필름 형식 큰. 중간의 필름 속도 초점 거리 가이드 번호 초점 거리 렌즈 플레어 미터링 모드 투시 왜곡 사진 사진 인쇄 사진 처리 상호주의 적목현상 사진학 셔터 속도 동기 존 시스템
장르	추상적인 에어리얼 항공기 아키텍처 천체 사진 연회 개념적 보존. 클라우드스케이프 다큐멘터리 민족학 야하다 패션 파인 아트 불 법의학 글래머 고속 풍경. 자연. 네우에세헨 누드 포토저널리즘 픽토리얼 포르노 초상화 사후 분석 셀카 소셜 다큐멘터리 스포츠 정물화 주식. 스트레이트 사진 거리 토이 카메라 수중 자국어 웨딩. 야생 생물
기술	어포컬 보케 브레나이저 버스트 모드 콘트레쥬르 시안형 ETR 채우기 플래시 불꽃놀이 해리스 셔터 고속 홀로그래피 적외선 의도적인 카메라 이동 킬리안 카이트 안테나 장기 공개 매크로 모르단사게 다중 노출 멀티노출 HDR 캡처 나이트. 패닝 파노라마 포토그램 프린트 토닝 레드스케일 리포토그래피 롤아웃 스캔그래피 슐리렌 사진 사바티에 효과 슬로모션 입체경 검사 정지중 벗다 슬릿 스캔 선프린팅 틸트 시프트 미니어처 페이크 시간 경과 자외선 시그네팅 제로그래피
구성.	대각법 프레이밍 헤드룸 리드룸 3분의 1의 규칙 심플함 황금 삼각형(구성)
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컬러 사진	색. 필름 인쇄 발색 프린트 반전 필름 색관리 색공간 원색 CMYK 컬러 모델 RGB 컬러 모델
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