理解图像景深

发表的光学租用

景深是一个距离范围,其中图像光学分辨率是该镜头尽可能高,即图像似乎是在焦点。当开始一个镜头设计程序,有一个很好的理解这个参数的物理将帮助您和您的顾问实现最佳的可能的设计。

在这个视频中,我们将更详细地解释景深。

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"迷茫圈"和景深

模糊圈

模糊圈

•由于物理和制造的限制,真实的系统不能形成理想的对象点的图像。物体将图像点成一个直径为“混淆圈”的点。

•更大的混淆圈意味着更大的景深

关键公式

景深:DF = f (2 ^ 2 S ^ 2 Nd_c) / (f ^ 4 n ^ 2 (d_c) ^ 2 S ^ 2)

圆的直径在哪里混淆

f-focal长度

N=D/s -有效孔径

S =目标距离

简化公式

对于远距物体,S远大于f,则S ' =f,景深公式:

DF = (2 s ^ 2 Fd_c) / f ^ 2

替代公式

F=D/ F -相对孔径

DF的近区和远区距离

S1 =(科幻^ 2)/ (f ^ 2 + Fd_c年代)

S2 =(科幻^ 2)/ (f 2-Fd_c年代^)

“困惑圈”的来源

1.)衍射

衍射极限

衍射极限

•由于光学系统的孔径有限,光学系统的艾里衍射图案有限。

•混淆圆的直径对应于艾里衍射图案中心最大宽度。

•因此d_c = d_Airy

2.)畸变

Abberations

Abberations

•残余像差导致点图像模糊。

•剩余球差导致通过不同孔径高度的光线相交点不同。射线互相相交,形成一个与腰相交的苛性面。腰围对应的是混淆圈。

d_c = d_Waist

3.)像素大小

传感器的分辨率

传感器的分辨率

•所有的图像检测器都有一个特定的像素大小。

•混淆圈的直径对应于像素大小。

像素大小。

d_c = d_Pix

像素的有限大小导致了图像空间的聚焦深度(Df)。

总结

•由于物理和技术的限制,景深是真实光学系统的固有特性。

DF依赖于1和f

- DF取决于物体距离的二阶S

•实际系统有不同的残差和孔径值校正。混淆圈取决于大多数影响因素,无论是衍射,残差,或像素大小。例如,显微镜透镜有非常小的残余像差,而DF主要依赖于衍射。

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