光学成像原理之景深(Depth of Field)

您所在的位置:网站首页 显微镜倍数越大距离越远 光学成像原理之景深(Depth of Field)

光学成像原理之景深(Depth of Field)

2024-07-09 09:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

1. 概述

先看两个例子,拍摄花、昆虫等照片时,背景拍的比较模糊,突出被拍物。但当拍摄纪念照、风景等照片时,却会把背景拍摄得和被拍对象一样清晰。这两者就是不同景深。前者为浅景深,拍摄聚焦到被拍物上,只能拍清一小段距离,被拍物前后的景色都被虚化,清晰范围较小。而后者为大景深,清晰范围较大。

浅景深大景深

景深(depth of field)定义:摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。通俗讲即被拍摄物体对焦点(focus point)平面处的景物,在胶片上会形成清晰影像,在对焦点平面的前方某处到其后方某处有一个范围,其内的景物都能形成清晰影像,这一范围称为景深,讨论景深,一般我们用“深浅”形容,即浅景深(narrow depth of field)或大景深(large depth of field)。

2. 景深原理

理解景深原理前,我们必须明白一件事:当我们对焦时,其实只有一个平面是真正合焦的。这个平面与像平面(可以简单理解为胶片或者传感器平面)平行。凡是在这个平面之前或者之后的都不是合焦状态。合焦平面上物体某点发出不同角度的光在像平面成像都汇聚于一点,而非合焦物体的某点发出不同角度的光会落在像平面不同点上,形成一个模糊圆,这个圆术语叫做弥散圆(circle of confusion)。 在这里插入图片描述所以没有对上焦的东西,在底片上看起来就是模糊的。如果拍的是一个灯泡的话,就会看起来像是一个圈。 下面看看弥散圆和对焦距离的关系,非合焦平面1距离合焦平面较远,其在像平面弥散圆越大,而非合焦平面2距离合焦平面较近,像平面上弥散圆较小。因此离合焦平面得越近,弥散圆就越小。 在这里插入图片描述 如果弥散圆小到人眼无法鉴别(或者说弥散圆直径小于传感器像元的大小),模糊圆可被视为点的成像,看起来就和对上焦的东西一样清晰,此无法分辨的弥散圆称为容许弥散圆(permission circle of confusion)。在被摄物体(对焦点或合焦平面)前后纵深,有一段距离,其影像在像平面的模糊程度肉眼无法分辨,比较清晰,都在容许弥散圆限定范围内,它们之间距离称为景深。 在这里插入图片描述

3. 景深计算 通用计算公式

在这里插入图片描述

参数物理意义 L L L合焦物距(拍摄距离) δ \delta δ容许弥散圆直径 F F F镜头光圈值 f f f镜头焦距 前景深 Δ L 1 = F δ L ( L − f ) f 2 + F δ ( L − f ) \Delta {{L}_{1}}=\frac{F\delta L(L-f)}{{{f}^{2}}+F\delta (L-f)} ΔL1​=f2+Fδ(L−f)FδL(L−f)​后景深 Δ L 2 = F δ L ( L − f ) f 2 − F δ ( L − f ) \Delta {{L}_{2}}=\frac{F\delta L(L-f)}{{{f}^{2}}-F\delta (L-f)} ΔL2​=f2−Fδ(L−f)FδL(L−f)​景深 D O F = Δ L 1 + Δ L 2 = 2 f 2 F δ L ( L − f ) f 4 − F 2 δ 2 ( L − f ) 2 DOF=\Delta {{L}_{1}}+\Delta {{L}_{2}}=\frac{2{{f}^{2}}F\delta L(L-f)}{{{f}^{4}}-{{F}^{2}}{{\delta }^{2}}{{(L-f)}^{2}}} DOF=ΔL1​+ΔL2​=f4−F2δ2(L−f)22f2FδL(L−f)​ 从公式结果可知,前景深{f}^{2}}F\delta {{L}^{2}}}{{{f}^{4}}-{{F}^{2}}{{\delta }^{2}}{{L}^{2}}} {M}^2{f}^2-{F}^2{\delta}^2}\approx \frac{2F\delta(1+M)}{{M}^2}


【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3