Camera基础知识系列(1)——凸\凹透镜

前言

一. 凸\凹透镜

1 凸透镜

1.1 凸透镜成像

1.2 物距\像距

1.3 凸透镜成像规律

2. 凹透镜

2.1 凹透镜成像规律

二. 相机

相机镜头

前言

平日里总是时不时地听到别人讲起一些摄影相关的术语，比如：光圈、焦距、等效焦距、EV、画幅、景深、快门、ISO等等。但是不解其中意，更不知它们代表的实际物理意义是什么。

为了了解这些相关的知识点，个人搜罗网上的资料进行学习，这篇博客是个人学习过程中的一些梳理、总结，算是一篇学习笔记，其目的也主要是厘清相关的概念，如果其中有不对的地方，也欢迎各位看官们提出指正。

我们都知道相机就是利用了凸透镜的成像原理，这一节里先回顾一下关于中学的时候学过的透镜这部分相关知识。

在中学物理时就有学过透镜相关的知识了(不过估计大部分知识点已经还给物理老师了😂)，到现在可能脑海里只剩下零星的印象，这一篇先回顾一下透镜相关的一些基本知识，为后面的知识做铺垫。

光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。

透镜是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的一种光学元件，它正是根据光的折射规律制成的，通过透镜表面的弯曲，改变光线入射的角度，从而改变光线的传播方向。

凸透镜的特点是：中间厚、边缘薄，对光有会聚作用。无论时隔多久，相信大家对下面这张图一定还是印象深刻的，这张图其中涉及到几个基本的光学概念：光心、主光轴、焦点、焦距。

关于凸透镜成像，先以一个点光源为例子，一个点光源会从各个方向发出光线，会有一部分进入凸透镜，进入凸透镜的这部分光线经过凸透镜的折射后，如同一束光锥，完美会聚到一个交叉点，这个交叉点点就是成像的位置，如下图所示。

图中所有的光路里，有3条特殊的光路：一条是经过光心的；一条是平行于主光轴的光线；还有一条是通过焦点入射的光线。这三条光线的特点是：

经过光心的光线：光路方向不会发生改变，沿直线传播
平行于光轴的光线：光路会经过焦点
通过焦点的光线：通过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴

这三条光路必交会在像的位置，所以由这3条光路及其交会的点，便可画出其他入射角度光线的光路图，因为其他角度的入射光线也会交会在像点。

一个物体是由无数个点光源组成的，最终所有的点光源都投射在一个平面上

物距(u)、像距(v)和焦距(f)三者关系满足高斯公式 :

$\frac{1}{u}+\frac{1}{v}=\frac{1}{f}$

可能大家脑海里还依稀记得上学时有这样一张关于凸透镜成像规律的表，表里面总结了关于物距，像距，像的虚实、正倒、大小规律这些：