景深是一个距离范围,在该范围内,该镜头的图像光学分辨率尽可能高,即图像似乎处于聚焦状态。在开始透镜设计程序时,充分了解该参数的物理特性将有助于您和您的顾问实现最佳设计。
在本视频中,我们将更详细地解释景深。
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“混乱圈”和景深
•由于物理和制造限制,实际系统无法形成目标点的理想图像。将对象点图像转化为一个直径为“混乱圆”的点。
•更大的混淆圈意味着更大的景深
关键公式
景深:DF=(2f^2 S^2 Nd_c)/(f^4-N^2(d_c)^2 S^2)
式中,dc–混淆圆的直径
f焦距
N=D/s–有效孔径
S=物体距离
简化公式
对于S远大于f的远距离物体,则S'=f和景深公式:
DF=(2S^2 Fd_c)/f^2
替代公式
F=D/F–相对孔径
到DF近区和远区的距离
S1=(Sf^2)/(f^2+Fd_c S)
S2=(Sf^2)/(f^2-Fdúc S)
“混乱圈”的来源
1.)衍射
•由于光学系统的有限孔径,光学系统具有艾里衍射图案的限制。
•混淆圆的直径对应于艾里衍射图案中心最大值的宽度。
•因此d_c=d_Airy
2.)像差
•残余像差导致点图像模糊。
•剩余球面像差导致光线穿过不同孔径高度的不同交点。相互相交的光线形成具有腰部的焦散面。腰围直径对应于混乱的圆圈。
d_c=d_腰围
3.)像素大小
•所有图像检测器都有特定的像素大小。
•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图像空间中的焦深(Df)。
总结
•由于物理和技术限制,景深是真实光学系统的固有属性。
-DF取决于带F编号的第一个
-DF取决于物体距离S的二阶
•实际系统具有不同的残余像差和孔径值校正。混淆圈取决于最有影响的因素,衍射、残余像差或像素大小。例如,显微镜透镜的残余像差非常小,DF主要取决于衍射。
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