摄影光学
来自Jack's Lab
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2020年11月13日 (五) 19:58的版本
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1 EV 与 Lux 关系
EV (Exposure Value) 是 19 世纪德国人提出的一套用来表征照相机曝光量的体系。曝光值 EV 的数学定义如下：
N 是镜头的光圈值； t 是曝光时间，单位是秒
根据这个公式：
- 当光圈 f1.0，曝光时间 1 秒的时候，EV 值为 0
- 当光圈 f5.6，曝光时间 1/1000 秒的时候，EV 值为 14.9
- 当光圈 f16，曝光时间 1/100 秒的时候，EV 值为 14.6
EV 值越大，说明需要曝光的时间越短；EV 值越小，说明需要曝光的时间越长；
因为是以 2 为底的对数，所以相邻两个 EV 值之间的实际曝光量的差异是 1 倍。
正午照度约为 120 000 lux，约 15 ~ 16 EV
| EV | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ... | 16 | 17 | 18 |
| Lux | 1.25 | 2.5 | 5 | 10 | 20 | 40 | 80 | ... | 163840 | 327680 | 655360 |
| cd/m2 | 0.063 | 0.125 | 0.25 | 0.5 | 1 | 2 | 4 | ... | 8192 | 16384 | 32768 |
cd/m2, 坎德拉每平方米，是用来表征发光表面的亮度的单位，一般电脑显示器的亮度是50-3000cd/m2，正午时分太阳表面的照度约为 1亿cd/m2
2 通光量和光圈关系
现代摄影镜头的孔阑都采用大小可连续变化的可变光阑，从而获得多种相对孔径以供选用。
摄影镜头孔阑打开之圆孔，其面积越大，通光量越大，像的照度也越大，因此像的照度与其孔径的平方成比例
镜头的外壳上一般会标出各档相对孔径的位置数，称为 F 数或光圈数（F-number ），常见的，以开大一档，通光量翻倍，开小一档通光量减半，因此镜头外壳所标的各档 F 数是以 x = sqrt(2) 为公比的等比级数。。。x^0, x^1, x^2, x^3 ...
| F | 0.95 | 1 | 1.4 | 2 | 2.8 | 4 | 5.6 | 8 | 11 | 16 | 22 |
| F^2 | 0.9025 | 1 | 1.959 | 4 | 7.839 | 16 | 31.35 | 64 | 121 | 256 | 484 |
3 传感器大小
- 135 相机的画幅为 36mm×24mm
- 120 相机的画幅为 60mm×60mm（12张时）或 60mm×45mm（16张时）
- 4/3吋 (M43) 图像传感器画幅为 18mm×13.5mm
- 35mm 电影摄影机的画幅为 22mm×16mm
- 16mm 影片的画幅为 10.4mm×7.5mm
数码摄影系统的感光器件 CCD 或 CMOS 有 1/4 吋、1/3 吋、1/2.5 吋、1/1.7 吋、2/3 吋、4/3 吋 多种规格
4 分辨率
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5 光学分析工具
ZEMAX
6 Reference
