关于镜头景深的计算

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。

详细请查看此链接：关于运动模糊问题的分析及处理方法

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。

上图中的景深表，可从此链接获取：

https://t.zsxq.com/15Idd0NS8