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关于镜头景深的计算

关于镜头景深的计算

作者: 木东_Camera | 来源:发表于2024-01-12 15:16 被阅读0次

    1、问题背景

    在调试项目的过程中,我们需要知道所搭配镜头的对焦距离、景深范围是多少,

    这属于基本的项目信息,很多时候往往就因为忽略了这些小的信息,而导致一系列问题。

    比如之前调试的一款化妆镜的设备,客户反馈了一个运动模糊的问题,后面才知道,他搭配模组的景深范围只要10cm,

    所以拍摄目标很容易移出景深范围之外,而导致出现拍摄模糊。

    关于对焦距离、景深范围具体是怎么理解,怎么计算的呢?这是本文要总结的内容。

    2、问题分析

    a、在分析景深之前需要了解一下弥散圆,以及容许弥散圆的概念

    弥散圆,在焦点前后,光线开始聚集和扩散,点的影像变成模糊的,形成一个扩大的圆,这个圆就叫做弥散圆。

    容许弥散圆,如果弥散圆的直径大于人眼的鉴别能力,在一定范围内实际影像产生的模糊是不能辨认的,

    这个能辨认的最大弥散圆就称为容许弥散圆。

    比如,拿人眼的视力来衡量,若大于100度就需要配眼镜了。

    b、景深计算公式

    实际拍摄时 L >> f , 上面的景深公式可化简为,△L ≈

    所以从公式可知,景深范围和光圈、物距、焦距的关系是:

    1)与光圈数成正比,即光圈越大,景深越小;

    2)与物距成正比,即物距越大,景深越大;

    3)与焦距成反比,即焦距越大,景深越小;

    在摄影中,实际应用中通常都是通过调整光圈,来控制景深,因物距和焦距会改变构图。

    c、在项目中的实际应用

    在实际项目中,我们也不用自己算的,只需要让模组厂提供一个景深表,

    景深表中包含了不同对焦距离,所对应的景深范围,我们只要根据我们实际产品的应用需求,

    选择合适的一个对焦距离、景深范围就可以了。

    也可以用此景深表来计算其他项目的景深范围,表中都附计算公式,

    只要输出 pixel size、EFL(有效焦距)、Fno(光圈数),就可以得到此项目的景深表。

    解释一下景深表中的参数概念,及相关计算公式:

    1)pixel size 需要在 sensor datasheet 中去查找

    2)EFL(有效焦距)、Fno(光圈数),需要在镜头的规格书中去查找

    3)弥散圆直径,是 pixel size x 2,我的理解是这就是容许弥散圆直径,根据奈奎斯特采样定理,

    采样率需大于信号频率的2倍,才能完整采样,所以容许弥散圆直径就是 pixel size x 2 。

    4)入瞳直径,是 f / Fno,就是有效通光孔径 D,光圈的计算公式是,Fno = f /D

    5)超焦距,指的是当镜头对焦在无穷远时,景深近景位置到镜头的距离。

    6)远景位置,近景位置,远景位置-近景位置就是景深范围,实际计算就是 L- △L1 ,L- △L2 。

    7)像距,根据高斯公式 1/l +1/l' = 1/f 来计算的, l' = f*l / l -f

    8)容许倍数,还不太清楚是什么。

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