工业镜头篇之镜头景深

目录

• 景深概念
• 几何定义
• 景深公式
• 计算实例
• 光圈的影响
• 参考资料

景深概念#

小景深：只有比较窄的距离范围内的物体清晰成像，距离镜头稍近和稍远的物体，都呈模糊。
大景深：广泛的距离范围内的物体都能清晰成像，距离镜头较近和较远的物体，也能清晰成像。

几何定义#

景深的光路示意图如下：

物方上一个点的两道光线通过镜头之后聚焦在感光芯片上面，如果感光芯片往左或往右移动一段距离之后，这个点在感光芯片上面会形成一个弥散圆，对应到感光芯片上面是一个光斑。感光芯片是由一个又一个像元组成的，像元对应采集图片上一个又一个像素点。像元是有尺寸的，如果形成的弥散圆的直径是小于这个像元的尺寸，光斑在像元上面会被识别为一个像素点。也就是说，感光芯片往前移动跟往后移动一定的距离之后依然可以清晰成像，感光芯片这段允许的距离叫做焦深。

对应到物方，物方这个点所在的平面叫做焦平面，在焦平面前方跟后方一定距离内的点，它的光线经过镜头之后打在感光芯片上面，它的这个弥散圆的直径如果也依然是小于像元尺寸，那么也可以清晰成像。这段在物方可以清晰成像的距离就叫景深。

景深公式#

景深公式推导比较复杂，公式如下：

从公式可以得到以下结论：

• 光圈越小，景深越大（F越大，光圈越小）

• 焦距越小，景深越大（焦距越小，视场角大，焦距对景深的影响要大于光圈）

• 拍摄距离越大，景深越大（拍摄距离是物方的到感光芯片的距离，拍摄距离对景深的影响要大于光圈）

• 后景深大于前景深

计算实例#

网上有些在线计算器，有兴趣的可以参考一下：在线景深计算器。

200/2.8对焦在5m时，f/2.8的景深：
δ= 0.035mm
f= 200mm
F= 2.8
L= 5000mm
ΔL1= 60mm
ΔL2= 62mm
ΔL= 122mm
结论：该镜头在用f/2.8拍摄时，清晰范围是从4.94m~5.062m，景深很浅。

光圈的影响#

光圈大小是如何影响景深的，不同光圈大小的景深示意图如下：

靶面上允许的弥散圆直径不变，光圈直径变小光线角度被收窄，成像在弥散圆允许直径内的距离被拉长。

参考资料#

• 工业镜头篇 第四讲 工业镜头的景深是什么？与光圈、焦距、拍摄距离的关系
• 景深概念与计算