其實所謂極限光圈  是說在這個光圈值以下(光圈值變大 光圈變細),雖然景深會些為增加,但是解析度會因為光學繞射而下降。

鏡頭的繞射若是從一個無限遠的點光源,它的成像經過有限口徑的鏡頭

會呈現一個有結構的影像,通常是中心較亮,並向外遞減。

也就是光源都得經過點擴散函數(point spread function,簡稱PSF)

才會變成影像,決定PSF的除了繞射,鏡片鏡組的設計也有關係!

一般的影像也可以視同無限多的點光源組合起來的


原理到這裡就先跳過:P

1. 繞射極限的公式是 θ~sinθ~=1.22 λ /D D是鏡頭口徑, λ是光波波長 (單位:公\
尺)

θ是徑度,徑度換成角秒大概是 一度=206280 (57.3*60*60) 角秒

把公式變成θ"=2.5x10^5 λ/D θ":角秒

這裡以太陽光峰值波長 555奈米的黃光來做為基準

則 θ"=0.14/D

 

2. 假設以200mm的鏡頭來說,在135底片上(長邊36mm),像距200mm時

長邊對應的視角是10.28度 約等於37,000角秒


3. 5DII 的感光元件長邊也是~36mm 畫素是5616,

37000/5616=> 畫素間距6.58角秒 (使用200mm鏡頭時)

一般來說,PSF的 FWHM至少要涵蓋1.5pixels 才有義意,我這裡取2pixels
(詳見參考資料)

4. 將3.結果套用1.來看13.16*D=0.14

5. 200mm鏡頭光圈f定義: 0.2/D=f 0.2/f=D

6. 得到 f=18.8

 

這裡是為了方便展示,事實上在2.的地方,將像距用一個代數換掉

則5.的地方 就可以將鏡頭焦長消掉,

也就是說以長焦鏡頭來看,5d2的繞射極限現象,以2pixels為距離,

光圈是在f18以上會出現

 

 


參考資料:

http://en.wikipedia.org/wiki/Angular_resolution


http://www.stanmooreastro.com/pixel_size.htm

 

補充:

 

當鏡頭解析度超過感光原件時 PSF被收到很小 畫面看起來就都會很銳利

當光圈縮小 PSF增大時 依照我給的第二個連結 在一個FWHM裡面放1.5pixels

還是不易解析 所以當繞射極限達到1pixel 甚至是1.5pixel 應該還是不易察覺

 

總之

24Mp的APS-c 大概是~f/11(完美鏡頭 單純以黃光做基準的繞射極限 一個FWHM塞2pixels)

24Mp 135片幅<或稱FF FX> ,以及12Mp的APS-c 就大概是~f/16

我用d700實測鏡頭f2.8~f64

http://0rz.tw/E4KkL 不過好像被縮小了orz 有機會再上傳一次

而印象中,鏡頭優化也是在最大光圈縮小3級附近,但是得看設計或是實側才知道


7/27新增大熱天測試,D700 依照我的計算,大概是f/22會出現

以D700拍攝  鏡頭是 Rodenstock APO-Sironar-S 150mm  75度

以下圖片大概是250%的放大檢視

a002

約500m外的高樓上的窗戶  f11-f16之間看不太出來有解析度低落  但是相較於f11 16還是稍軟

a003

20m之外的冷氣機,因為冷氣上的紋路,在向機上的影像沒有剛好達到像素間距,所以達到繞射極限時不明顯

a004

 

約四公尺外的筆記本,F11~F16看起來差不多  但是F22就開始有出現繞射現象造成的解析度不足 但是日光燈影響白平衡 orz

 

a005

三個不同景色測試 f16-f32

 

a005_s

 

銳化處理後可以發現f22勉強還有f16的解像力 但是已可分辨不足

005zoom

上圖是800%的檢視,針對"muji"特別放大

 

007  

 

這顆鏡頭的構造是對稱式  所以我倒接應該不至於影響很多:P

未命名-1  

由此測試 我覺得以d700來說  f22即是極限,甚至可以的話用f16以下,以避免繞射干擾。

 

 

f64俱樂部表示:

 

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