我們(men)在視覺應(ying)用取圖時經常會遇(yu)到一種情況(kuang)，被(bei)攝(she)物不在一個平面內，這時就涉及到了景(jing)深(shen)的(de)(de)(de)概念。下(xia)面討論下(xia)鏡頭景(jing)深(shen)的(de)(de)(de)定義、與景(jing)深(shen)相(xiang)關的(de)(de)(de)參(can)數和關于景(jing)深(shen)的(de)(de)(de)誤(wu)區(qu)。

景深的定義和計算

景深是指能(neng)清晰成(cheng)像(xiang)的(de)(de)最遠平面和最近平面的(de)(de)距離(li)。也(ye)就是說，在(zai)景深范圍內，不同工作距離(li)的(de)(de)物體都可以“清晰”的(de)(de)成(cheng)像(xiang)。

以上景深的(de)定(ding)義(yi)是有問題的(de)，因為沒有明(ming)確定(ding)義(yi)怎(zen)樣算“能(neng)清晰(xi)成(cheng)像(xiang)(xiang)”。光學的(de)物像(xiang)(xiang)共軛關(guan)系告訴我們最(zui)清晰(xi)的(de)物面只能(neng)有一個。離(li)開了(le)最(zui)清晰(xi)的(de)物面，圖(tu)像(xiang)(xiang)肯(ken)定(ding)是越來越模糊的(de)。所以在使用景深概念時，最(zui)關(guan)鍵(jian)的(de)就是怎(zen)樣定(ding)義(yi)“清晰(xi)”。

鏡(jing)頭的(de)景(jing)深很難像其他參數一(yi)樣標明在(zai)產品規格書(shu)中(zhong)。這是因為鏡(jing)頭的(de)景(jing)深和公式中(zhong)的(de)四個(ge)變(bian)量(liang)有關。對一(yi)支(zhi)鏡(jing)頭來說，不同工作距和不同光圈時對應(ying)的(de)景(jing)深不一(yi)樣。

每個鏡頭生產廠商給出“能清晰成像”的定義不同。要使用以(yi)上的景(jing)深公式(shi)前(qian)，要首先定(ding)義(yi)彌散圓直(zhi)徑。由于計(ji)算復雜，此公式(shi)并(bing)不(bu)實(shi)用。

決定景深的參數

*焦距越長，景深越小。

*F數越(yue)小（光圈越(yue)大(da)），景深越(yue)小。

*工作距離越短（使用倍率(lv)越高），景深越小。

對景深的(de)影響(xiang)，工作(zuo)距(ju)離>光圈>焦距(ju)

如果要(yao)獲得大(da)景深，要(yao)使用工作距離(li)長的(de)鏡(jing)頭(tou)，F數要(yao)小，焦距要(yao)短(duan)。如果是遠心(xin)鏡(jing)頭(tou)，則選用倍率小的(de)鏡(jing)頭(tou)。使用大(da)尺(chi)寸芯片和(he)配套鏡(jing)頭(tou)取圖也可(ke)以(yi)提(ti)高圖像(xiang)的(de)景深。

景深(shen)不是鏡(jing)(jing)頭的設計(ji)(ji)規格，而是設計(ji)(ji)后的結果(guo)，鏡(jing)(jing)頭設計(ji)(ji)師無法把景深(shen)作(zuo)為一個目(mu)標(biao)參數去優化。

景深測試

在測試不同(tong)廠(chang)商鏡頭的景(jing)深時，一定(ding)要保證(zheng)焦距、F數和工(gong)作距離在同(tong)等條(tiao)件(jian)下。

如圖所(suo)示，可以使用此方法來測試(shi)鏡(jing)頭(tou)的景深。

如果在同等測試條件(jian)下發(fa)現一(yi)個(ge)鏡頭比另(ling)一(yi)個(ge)景深好，那么要從工作距、光圈(quan)和焦距中(zhong)找出原因，查看是(shi)(shi)否(fou)光圈(quan)有(you)(you)虛標(biao)。如果確認三個(ge)參數都相同，那么極有(you)(you)可能(neng)景深好的(de)鏡頭本身(shen)成像品質就要好，是(shi)(shi)分辨率(lv)本身(shen)的(de)差異，而非景深的(de)差異。

光圈調最小以提高景深？

由于光圈縮小(xiao)到鏡(jing)頭(tou)最佳光圈以下時(shi)，鏡(jing)頭(tou)衍射效應會(hui)(hui)隨光圈關小(xiao)變得越(yue)來(lai)越(yue)顯著，圖(tu)像質量(liang)會(hui)(hui)隨光圈變小(xiao)越(yue)來(lai)越(yue)差。在需要大景(jing)深的應用中，切(qie)記(ji)要平衡圖(tu)像質量(liang)與景(jing)深兩個指標。一味追求景(jing)深，500萬(wan)分(fen)辨率的鏡(jing)頭(tou)只能(neng)提供(gong)100萬(wan)的分(fen)辨率，在硬件上的花(hua)費就浪(lang)費了。

遠心鏡頭的景深更大？

經(jing)過我們(men)的(de)實(shi)測驗證，同(tong)等(deng)(deng)放大倍(bei)率和同(tong)等(deng)(deng)光圈下，遠心(xin)鏡(jing)頭的(de)景深并沒有比FA鏡(jing)頭更(geng)好。

但是在這(zhe)同(tong)樣的(de)景深(shen)范圍(wei)中，遠心鏡頭(tou)(tou)靠遠心光(guang)路(lu)，可以實現(xian)比FA鏡頭(tou)(tou)更高的(de)測量精度。

這是因為使用(yong)遠心(xin)鏡頭時，即使物體(ti)離開最佳工作距離后圖像變(bian)的模(mo)糊(hu)(hu)，模(mo)糊(hu)(hu)的灰(hui)度過渡也(ye)是均勻的，灰(hui)度曲線(xian)黑到白過渡的中(zhong)心(xin)位(wei)置(zhi)不(bu)會移(yi)動(dong)。雖(sui)然圖像模(mo)糊(hu)(hu)了，識別(bie)出來(lai)的邊(bian)緣位(wei)置(zhi)不(bu)會動(dong)，不(bu)會很大的影響測量精度。

這就是我常說遠心鏡(jing)頭景(jing)深更(geng)大的(de)原因。其實不是景(jing)深更(geng)大，而是測的(de)更(geng)準。