焦深
焦深在焦距测量实验中的应用
１ 公 式的 导 出
根 据光 学成 像 学 理 论 可 知 ， 当物 为 一个 垂 直 于主光 轴 的平 面 时 ， 有 一个 理 想 像 平 面 与 其 对 必 应， 当像 屏 与理想 像平 面重 合 时 ， 在像 屏 上显 示 的 像 最清 晰 ， 实 际上 很 难 做 到像 屏 与 理 想像 平 面 但 严格 地重 合 ． 本文 所用 成 像 光 路 图 ， 透 镜 以物 距 像 距 法 凸 为例 ， 透 镜 以辅 助 法＿ 为 例 ， 别 如 图 １ ２ 凹 ２ 分 、 所示 ． 图 １和图 ２中 ， Ｊ为点物 ０ 的理想 点像 在 令
摘 要 焦深 是指 在保 持 影像 较 为 清 晰 的 前提 下 ， 焦平 面 沿着 镜 头 光 轴所 允 许 移 动 的距 离 范
围． 薄透 镜 的焦距 测量 实验 中， 在 必须严 格测定 物 距和像 距 才能得 到 精确 的焦距． 文 本
对 焦 深随 焦距 的变化 趋势 从理 论上进 行 了研 究并且 得到 了实验 的验 证 ， 然后 利用 这 种 变化趋 势有 针对 性地 调 节透 镜 或者像 屏来 精确 测 量像距 ， 以此提 高焦 距 的测 量精 度．
清 晰位 置 ， 必然 给焦 距测 量 带来 误 差． 文对 凸 这 本 透镜 和 凹透镜 焦距 测量 过程 中在不 同物 距处 成 像 时 ， 应 的焦深 做 了理论 描述 和实 验验 证 ， 将 其 对 并 应用 到透 镜 焦距 测 量 实 验 中 ， 于 提 高 焦距 测 量 对 精度具 有一 定 的意义 ．
ｃ ｌｐｌｎｅ ａ ｏ ｇ ｔ ｔｃ ｌａ ｉ ｒ ｌｏ ｄ ｔ ａ ａ ｌ ｎ ｈｅ ｏｐ ｉａ ｘ ｓ ａ ｅ ａ ｌ ｗｅ ｏ ｍｏｖ ｉ ｔ ｎｃ ． Ｉ ｈ ｈｉ ｅ ｏ ａｌｌｎｇｔ ｅ ａ ｄ ｓ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔ ｎ ｌ ｎｓ ｆ ｃ ｅ ｈ
模糊圈、景深、焦深和超焦距
清晰度的标准--模糊圈“模糊圈”又称“分散圈”、“弥散圆”等，弄懂和掌握模糊圈的概念，其价值并非仅仅在于从理论上认识影像为什么会清晰与虚糊，更重要的是对于十分重要的摄影技术之一--景深的运用有着重要的实用价值。
一、模糊圈的含义一幅画面上的影像看上去清晰或不清晰的直观原因，在于眼睛对画面上各部分细节的分辨能力，能分辨则清晰；不能完全分辨则不大清晰；完全不能分辨则虚糊。
影像是由无数明暗不同的光点组成的，构成影像的光点越小，影像清晰度也就越高。
镜头聚焦于被摄景物的某一点，该点在胶片上便产生焦点，焦点是构成影像的最小光点。
这种最小光点实际上是一种极小的圆圈，可测量其直径。
离开聚焦点前、后的其他景物在胶片上就不能产生焦点，它们的焦点或落在焦平面前面（比聚焦点远的景物）或落在焦平面后面（比聚焦点近的景物），而在胶片上成像的圆圈（光点）都比焦点上的圆圈（光点）增大了。
离开聚焦点距离越大的景物（包括离镜头比聚焦点更远或更近），在胶片上结像的圆圈（光点）也越大。
在一定范围内，聚焦点前后景物在胶片上结像的圆圈（光点）尽管在增大，但在视觉效果上仍能产生较为清晰的影像。
当这种构成影像的圆圈（光点）增大到一定程度，便开始构成不清晰的影像了，构成影像的这种圆圈越大，影像也就越虚糊。
在摄影上，把那种能在视觉效果上产生较为清晰影像的最大圆圈称为“模糊圈”。
构成影像的圆圈大于模糊圈时，就产生虚糊的影像；反之，构成影像的圆圈只要小于模糊圈，就能产生清晰或较为清晰的影像。
模糊圈的实用要点在一张照片上，要产生看上去清晰或较为清晰的影像，能允许的模糊圈的最大直径取决于观看者的视力和观看照片的距离。
一个明显的事实是：大多数照片是从较小的底片放大，因而，当制作同样大小的照片时，较小底片上的影像就比较大底片要有更小的模糊圈，或者说要有更高的清晰度。
实验证明，视力正常者在光线充足的条件下，距照片25厘米观看时（这是通常的观看照片距离），对于模糊圈直径为0.25mm的影像仍能有较为清晰的感觉；而对模糊圈直径大于0.25mm的影像，看上去就不清晰甚至虚糊了。
景深的理解与运用技巧
景深的理解与运用技巧景深，也称为焦深，是指照片、画面中能够保持清晰焦点的范围大小。
在摄影中，掌握景深的理解与运用技巧是提高摄影作品质量的重要一环。
本文将介绍景深的定义、原理，并提供几种常见的景深运用技巧，帮助读者在拍摄时选择适当的景深。
一、景深的定义与原理景深是指摄影画面中被认定为清晰的范围，涵盖了从摄影镜头前方一定距离开始到无限远的范围。
景深的大小受到五个关键因素的影响：焦距、光圈、拍摄距离、相机传感器尺寸和观赏距离。
1. 焦距：焦距越长，景深越浅；焦距越短，景深越深。
2. 光圈：光圈越小（光圈值越大），景深越深；光圈越大（光圈值越小），景深越浅。
3. 拍摄距离：拍摄距离越远，景深越深；拍摄距离越近，景深越浅。
4. 相机传感器尺寸：传感器尺寸越小，景深越深；传感器尺寸越大，景深越浅。
5. 观赏距离：观赏距离越远，景深越深；观赏距离越近，景深越浅。
了解这些因素对景深的影响，可以帮助摄影师在拍摄时做出合理的调整和决策，以达到所期望的景深效果。
二、景深运用技巧1. 浅景深营造焦点浅景深是指背景虚化的效果，通过选择较大光圈值（小光圈）和较长焦距可以实现。
这种技巧适用于需要突出主体的摄影，如人像摄影、美食摄影等。
将焦点放在主体上，通过虚化背景来营造出更具吸引力的画面。
2. 深景深保持清晰深景深是指画面中大部分区域都保持清晰焦点的效果，通过选择较小光圈值（大光圈）和较短焦距可以实现。
这种技巧适用于需要呈现全景的摄影，如风景摄影、建筑摄影等。
通过保持画面中各个部分的清晰度，将整个景物表达得更加真实、饱满。
3. 调整焦点位置在某些情况下，通过调整焦点位置可以达到更有趣的视觉效果。
例如，将焦点放在画面的前景或背景上，使主体成为模糊而突出的元素，可以带来截然不同的拍摄效果。
这种技巧适用于需要创造出独特视觉感受的摄影作品。
4. 运用景深表达故事景深的运用可以帮助摄影师更好地表达故事和情感。
通过合理选择景深，可以突出主体的重要性、刻画主题的情绪，以及给观者带来特定的观感体验。
贝塞尔切割头入射光斑大小和焦深的关系
贝塞尔切割头入射光斑大小和焦深的关系在我们探讨贝塞尔切割头入射光斑大小和焦深的关系之前，我们首先要了解一些基础知识。
贝塞尔切割头，作为一种常见的光学元件，在凸透镜组中起着至关重要的作用。
它可以通过改变透镜的形状和曲率，从而控制光线的聚焦和散焦。
而入射光斑大小和焦深，则是我们在实际应用中常常需要加以关注和研究的问题。
下面，我将从几个方面深入探讨这一主题。
1. 入射光斑大小和焦深的基本定义和关系让我们来了解一下入射光斑大小和焦深的基本定义和关系。
入射光斑大小指的是光线在透镜上形成的光斑的直径，它与光线在透镜表面的入射角、透镜的曲率和形状等因素密切相关。
而焦深则是指透镜能够将光线聚焦成像的范围，它与透镜的曲率半径、折射率以及入射光的波长等因素有关。
在实际应用中，我们常常需要关注和研究入射光斑大小和焦深的关系，以确保光学系统的性能和稳定性。
2. 贝塞尔切割头对入射光斑大小和焦深的影响贝塞尔切割头作为一种常见的光学元件，它的形状和曲率对入射光斑大小和焦深有着重要的影响。
一般来说，贝塞尔切割头的形状越复杂，入射光斑在透镜上形成的光斑就越小。
与此贝塞尔切割头的曲率和形状也会影响透镜的焦深，使得透镜能够更精确地将光线聚焦成像。
我们在设计和选择贝塞尔切割头时，需要充分考虑入射光斑大小和焦深的要求，以满足实际应用的需要。
3. 个人观点和理解从个人观点来看，入射光斑大小和焦深的关系是光学设计和应用中一个极具挑战性和重要性的问题。
在实际工程中，我们常常需要借助贝塞尔切割头来控制光线的聚焦和散焦，以实现精准成像和应用。
深入研究和理解入射光斑大小和焦深的关系，对于提高光学系统的性能和稳定性具有重要意义。
总结回顾通过本文的探讨，我们对贝塞尔切割头入射光斑大小和焦深的关系有了更深入的理解。
我们了解到，入射光斑大小和焦深受到多种因素的影响，包括透镜的曲率、形状、光线的入射角和波长等。
而贝塞尔切割头作为一种常用的光学元件，它对入射光斑大小和焦深有着重要的影响。
037激光标刻焦距、焦深和离焦量的关系重点
光机电应用技术国家教学资源库
激光标刻焦距、焦深和离焦量的关系
课程：激光标刻工艺实践 主讲教师：冯秋红
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激光标刻焦距、焦深和离焦焦距、焦深和离焦量的关系以及这些参数对激光标刻的影响。
教学内容：
1、激光标刻的焦距、焦深和离焦量的概念； 2、激光标刻的焦距、焦深和离焦量对激光标刻的影响。
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激光标刻焦距、焦深和离焦量的关系
1、焦距、焦深和离焦量的概念
焦距：平行激光束经过透镜聚焦后，汇聚于一点， 称为焦点。聚焦镜到焦点的距离称为焦距。
离焦量：激光束焦点距离工件表面的距离称为离焦 量。离焦量越小，激光斑点的面积越小，激光的能 量密度越高。
激光标刻最佳位置：工件标记表面应位于焦深范围， 激光功率密度最高，刻蚀效果最好。 正离焦：当工件标刻表面位于焦点位置下方时，离 焦量为正，称为正离焦。 负离焦：当工件标刻表面位于焦点位置上方时，离 焦量为负，称为负离焦。 有些特殊的标记效果，可通过调节正离焦和负离焦 来实现。
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激光标刻焦距、焦深和离焦量的关系
1、焦距、焦深和离焦量的概念
焦深：在焦点附近（1~2mm），激光束横截面面积最小，激光能量密度最 高。焦点附近能量密度最高的区域深度，称为焦深。
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激光标刻焦距、焦深和离焦量的关系
2、焦距、焦深和离焦量对激光标刻的影响
激光标刻焦距、焦深和离焦量的关系
小结
1、聚焦镜到焦点的距离称为焦距。激光束焦点距离工件表面的距离称 为离焦量。焦点附近能量密度最高的区域深度，称为焦深。 2、工件标记表面应位于焦深范围，激光功率密度最高，刻蚀效果最好。
景深和焦深
复习☐孔径光阑：在光学系统中对成像光束大小起限制作用；☐入瞳和出瞳：分别是孔径光阑在光学系统的物空间和像空间所对应的像，分别在这两个空间对成像光束起限制作用。
☐视场光阑：在光学系统中对成像范围起限制作用；☐入射窗和出射窗：分别是视场光阑在光学系统的物空间和像空间所对应的像，分别在这两个空间对成像范围起限制作用。
主光线——通过入瞳中心的光线，根据共轭关系，它也必然通过孔径光阑中心和出瞳中心。
显然，主光线是各物点发出的光束的轴线。
相对孔径——即为入瞳直径与焦距之比值（D/f′）是光学系统的一个重要性能指标。
PQL F 'FA-u入瞳孔径光阑出瞳入窗视场光阑出窗-ωω′L 2L 1F 2'F 1A-u入瞳孔径光阑出瞳入窗视场光阑出窗-ω-ω'本节要求：☐掌握光学系统中景深的概念☐了解景深的计算幻灯照相制版望远镜照相机物空间像平面物平面像平面Z 1B 1’Z 1’B 1A ’AP 1P 2P入瞳P 1’P 2’P ’出瞳对准平面景像平面光学系统的空间像景深☐是指能在景象平面上获得清晰像（此即物点所成像的弥散圆直径与接收器（如人眼）中心之张角小于1’视角）的物空间深度，以△表示之。
☐远景和近景能否同时清晰成像在景象平面（底片）上呢？如果可以，在多大范围内能清晰成像？A ’Z 2Z 2’B 2’Z 1B 1’Z 1’-l l ’-l 1l 1’-l 2l 2’D AP 1P 2P入瞳P 1’P 2’P ’出瞳B 1△1远景平面△2B 2近景平面对准平面景像平面光学系统的景深远景和近景(Depth of Field , DOF)☐能成清晰像的最远平面，称为远景；☐能成清晰像的最近平面，称为近景；☐它们到对准平面（A）的距离分别称为远景深度（△1）（也称后景深）和近景深度（△2）（也称前景深）。
☐景深是远景深度（△1）与近景深度（△2）之和，△= △1 + △2A ’Z 2Z 2’B 2’Z 1B 1’Z 1’-l l ’-l 1l 1’-l 2l 2’D A P 1P 2P入瞳P 1’P 2’P ’出瞳B 1△1远景平面△2B 2近景平面对准平面景像平面远景深度近景深度景深清晰像☐如果弥散斑足够小，可视为成清晰像；☐清晰的标准是什么？⏹与观测系统有关，对人眼，物点所成像的弥散圆直径与人眼中心之张角小于1’（极限分辨角）⏹对照相机，应小于底片的感光剂颗粒大小，或者CCD像素点；AB θ’眼睛的分辨率☐两个物点的像分别落在被分隔开的两个视网膜细胞上，即得到两个点的视觉。
高斯光束焦深探析
高斯光束焦深探析
高斯光束追踪（Gaussian Beam Tracing，GBT）技术以及其在焦深探测中的重
要作用，其实是由实验物理学家高斯在19的十九世纪中叶的大本头作出思维突破
而开发起来的光学成像技术。
高斯光束追踪，它能够有效的模拟复杂光路，并精确计算出最终到达感官器官的光束文结构，使得一种图像或者光学影像的获得成为可能。
从焦深（Focal Depth）来看，高斯光束追踪法有助于模拟光的衰减和变形，
给焦深的探测提供了很大的帮助。
当光线经由传输介质，如水、镜等时，光束在介质中会传输一段距离并衰减，
其衰减衰减率与焦深大小有关。
使用高斯光束追踪，可以精确模拟光在介质中的衰减，并且可以准确计算出最终到达感官器官的光束文结构，由此可以有效推断焦深大小。
也就是说，可以将高斯光束追踪应用于光传感器系统中，用以计算光束在传输介质中衰减后最终能够到达光传感器的能量值，从而评估出焦深的值，进而精确地控制系统的表表现。
此外，高斯光束追踪的优势在于参数的灵活性，操作起来相当便利，建模和仿
真能够以较低的时间占用以及计算代价来完成。
因而高斯光束追踪技术的广泛应用，在焦深的检测中一直处于技术的领先水平。
总而言之，随着物联网和智能系统的发展，高斯光束追踪将会进一步发挥其重
要作用，将有助于精确控制系统，在体积小、质量轻、高效精准的情况下，准确探测出焦深，实现对光学成像系统的全面控制。
景深焦深与超焦距
a. 获取最小景深（在不影响构图效果的前 提下，采用“最大光圈+尽可能缩短的摄距+ 长焦距镜头”能获取最小景深效果。）
b. 获取最大景深（在不影响构图效果的 前提下，采用“最小光圈+短焦距镜头+超焦 距聚焦”能获取最大景深效果。）
§ 焦深
焦深的含义
在保持影像较为清晰的前提下，焦点（镜头离 胶卷平面）沿镜头光轴允许移动的距离。
影响焦深的因素
光圈与焦深成反比。光圈小，焦深大 摄距与焦深成反比。摄距大，焦深小 镜头焦距与焦深成正比。镜头焦距大，焦深
大
§ 超焦距
超焦距的含义
镜头聚焦到无穷远时，镜头到景深近界的 距离
当聚焦在超焦距上，景深便扩大为1/2超焦 距至无穷远。
超焦距随光圈、焦距、对模糊圈的要求而 改变
超焦距的实用价值
超焦距的运用是一种扩大景深的聚焦技术
当需要的景深范围包括无穷远，又需要包含 近景时，应用超焦距可扩大景深范围便于
抢镜头
模糊约0.25毫米。
2. 模糊圈：在摄影上，把那种能在视觉效 果上产生较为清晰影象的最大圆圈称为“模 糊圈”。构成影象的圆圈大于模糊圈时，就 产生虚糊的影象；构成影象的圆圈只要小于 模糊圈，就能产生清晰或较为清晰的影象。 二、模糊圈的实用要点：同一底片高倍率放
大时，影象清晰度会下降的原理。
第二节 景深 一、景深的含义
景深是指被摄景物在胶片上所成较为清晰 影象的纵深距离（最近点至最远点的距离。） 二、影响景深的因素及其规律
1. 光圈、焦距与摄距对景深的影响 2. 最小景深与最大景深
影响景深的因素
光圈：与景深反比 摄距：与景深正比（摄距在超焦距以内） 焦距：与景深反比 景深与对清晰度（模糊圈大小）的要求有关
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Depth of Focus
焦深
焦深为焦点深度的简称，即在使用显微镜时，当焦点对准某一物体时，不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度内，也能看得清楚，这个清楚部分的厚度就是焦深。
焦深大, 可以看到被检物体的全层，而焦深小，则只能看到被检物体的一薄层，焦深与其它技术参数有以下关系：
1．焦深与总放大倍数及物镜的数值孔镜成反比。
2．焦深大，分辨率降低。
由于低倍物镜的景深较大，所以在低倍物镜照相时造成困难。
在显微照相时将详细介绍。
焦深：物体上的点在镜头后的成像轴线上所能够获得的较清晰的成像距离。
焦深：指在保持影像较为清晰的前提下，焦点（焦平面）沿着镜头光轴所允许移动的距离。
焦深：与景深相互共轭的眼视网膜像位间的距离（不是很准确）。
焦深（简单的说）：镜头的像平面两边的成像清晰范围。
定义：焦深从像平面前开始，到达像平面时汇聚的光锥形成最小程度的弥散圈，然后在像平面背后发散光锥延伸到焦深开始时同样的直径上时而消失，它的深度很小只为一英寸的百分之几而已。
因此焦深所提供的调焦宽容度很小。
影响焦深的因素和规律：
1.光圈与焦深成正比。
光圈小，焦深大；光圈大，焦深小。
2.摄距与焦深成反比。
摄距近，焦深大；摄距远，焦深小。
原因：摄距（物距）减小，像距增大，远、近模糊圈之间的距离增大，所以焦深增大。
3.镜头焦距与焦深成正比。
镜头焦距长，焦深大，镜头焦距短，焦深小。
原因：摄距一定时，焦距增大，远、近模糊圈之间的距离增大，所以焦深增大。
4．焦深与模糊圈成正比。
允许的模糊圈大，焦深大；允许的模糊圈小，焦深小。