焦長、片幅與視野

2007.10.27
2009.06.20修改

 這幾年來,數位相機進步神速,幾乎已經全面取代底片來拍攝天體.不過因為價格因素,普及型的單眼數位相機, 感光元件的尺寸仍侷限在APS-C--大約是NIKON的23.6X15.8mm或CANON的22X15mm這樣的尺寸.

 這樣的尺寸比起原先的135規格--24X36mm--很明顯的小了許多,當我們用這種相機接上原先用於135底片機的鏡頭時,會發現視野變窄了,廣角鏡頭不再廣角而望遠鏡頭卻變成非常望遠!這是怎麼回事?是數位相機有特別的功能嗎?
 這當然不是數位相機有特異功能,這其實就等同於格放的一種效果而已.

 我們先搞清楚一件事,就是在感光元件上物體的大小是由光學系統的真實焦長決定的.焦距長投影就大,所以物體看起來就很大,反之則小.因此,我們用焦距770mm拍到的月球就會比用焦距400mm拍的大.如下圖的月球.

 左半邊是用400mm焦距的鏡頭拍的,右半邊是焦距770mm的望遠鏡拍的,可以看出,月亮的大小與焦長有關,與片幅無關.
拍白天的景物也同樣可以看出,同焦長時景物大小相同.片幅則與視野大小有關,同焦距時120片幅的視野比135片幅廣很多.

 所以同焦長之下,片幅變大視野自然也變廣了.因此在同焦長之下,APS-C這麼小的感光元件就只能得到較窄的視野.
 那,為什麼APS-C尺寸的數位相機拍到的影像在 "電腦螢幕" 上看起來就比較大呢?其實這是放大的問題. 就以左上方那張樹的照片來當例子,如果都把120片幅與135片幅的照片放滿螢幕,120片幅裡樹所佔據的比例是不是小於135片幅?也就是說,120片幅只要放大一些些,就能佔滿整個螢幕,135片幅則必須放得更大才能佔滿螢幕,APS-C尺寸的就更不用說了,它得放得更大才行.
 
從這裡衍生了一個很重要的事,那就是APS-C尺寸的數位相機,因為視野小,所以焦長不能太長,否則天體很容易就佔滿畫面甚至超出畫面之外.但焦長短就等於解析力低,這是我們不希望的!為了得到高解析力,我們應該要適度的延長焦距同時用大片幅的感光晶片來取得影像,最好在這個大片幅晶片上還有更多的總畫素數!
 在目前,這樣的晶片或數位相機都還很昂貴,不過我認為最多再五年,這樣的數位相機將會平價到一般人月薪的1~2倍之內,到時候要改進的,就會是望遠鏡了.