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摘 要

本文对标准镜头景深的概念、应用等作了阐述，对标准镜头的景深计算公式进行了完整而详尽地推导。论文基于高斯光学成像模型，运用物像关系牛顿公式详细推导出标准镜头的景深计算公式，并给出具体计算实例，绘制相应图表。另外，介绍了超焦距的概念并进行了实例的计算，也以相应的图表说明之。最后把景深概念引入标准镜头的应用，列举了标准镜头景深在各种生活场景中的实际运用。

关键词： 景深，弥散圆，超焦距，标准镜头

Abstract: In this paper the concep of depth of field and its applications are introduced, and the fomulas of the standard lens’s depth of field are deduced detailedly and completely. The fomulas come from the Gauss theory and the Neton’s fomula of optical imaging system. Some examples about the depth of field in standard lenses are calculated and their meanings are showed some figues. I addition, the hyper focal distance of a standard lense is also introduced and its example is discussed. The figure about a standard lens’s hyper focal distance is also drawde. Finally the application of the depth of field of a standard lens is recmmended in practical photograhy.

Keywords: depth of field, dispersion circle, hyper focal distance, the standard lens

目 录

1 前言 4

2 景深的概念及其计算 4

2.1 景深的概念 4

2.1.1 焦点 4

2.1.2 弥散圆 4

2.1.3 景深 6

2.2 景深的计算 8

2.2.1近点像弥散圆直径和近景深 8

2.2.2 远点像弥散圆直径和远景深 9

2.3 景深的作用 13

2.3.1 获取最小景深的方法 13

2.3.2 获取最大景深的方法 14

3 超焦距的概念与计算 15

3.1 超焦距的概念 15

3.2 超焦距的计算 15

3.3 超焦距的运用 18

4 标准镜头的应用 18

4.1 标准镜头的应用性能特点 18

4.2标准镜头在各种场景中的应用 20

4.2.1生活照与街头抓拍 20

4.2.2 风光与自然摄影 20

4.2.3 花卉、静物与夜景摄影 21

4.2.4 人像摄影 21

4.2.5 运动摄影 22

结 论 23

参考文献 24

致 谢 25

1 前言

随着社会的不断发展，照相技术在我们的生活中得以重要应用，镜头作为相机的一个重要组成部分近几年也有了较大的发展，而如今，人们常常讨论镜头景深的问题，渐渐地，这个概念已在各个方面占据了特殊的地位。标准镜头是相机常用的镜头，也是用相机拍摄测量的常用镜头，其景深会影响到测量误差，而一般文献对其景深的计算比较近似，其结论不易作为测量估计误差用，本文将运用光学成像的基本原理，详细地推导出标准镜头的景深计算公式，并给出计算实例，从而为摄影测量测距提供一种误差的估计方法。关于标准镜头景深的概念和它的美学效果，往往都是一些零散的语言，并没有一个系统的简述，如果能够很好的掌握此项技术，在照相，摄影甚至更多的社会生活层面都是一个很好的开始。

2 景深的概念及其计算

2.1 景深的概念

2.1.1 焦点

与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后，再以锥状扩散开来，这个聚集所有光线的点，就叫做焦点。如图2.1.1所示，光轴上物点位于无限远时，它的像点位于处，称为像方焦点；像点位于处，称为物方焦点。

焦点

焦点

平行光线

图2.1.1 焦点

2.1.2 弥散圆

在焦点前后，光线开始聚集和扩散，点的影象变成模糊的，形成一个扩大的圆，这个圆就叫做弥散圆。它也被又译为弥散圈、弥散环、散光圈、模糊圈、散射圆盘。弥散圆大小取决于镜头孔径和点光源偏离程度，而对其判断往往与相关的图像形式密不可分，观测条件，视力状况都对其有影响，清晰与否是最大弥散圆的主要判断依据。在现实当中，观赏拍摄的影像一般是以投影、电视电脑屏幕或者放大成照片等形式来观看的。也就是说人眼所感受到的影像与放大率、投影距离及观看距离有很大的关系。若这个圆形像的直径足够小，成像会足够清晰，如果圆形再大些，相片会显得模糊，在这个临界点所成的像被称作容许弥散圆。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，这个不能辨认的弥散圆就成为容许弥散圆。如果此圆形足够小，肉眼依然可被视为点的合焦成像。这个可以被接受的最大直径被称为容许弥散圆直径。

由于真实的镜头并不能完美的将所有光线汇聚起来，所以，即使光线通过在最完美的焦点，所成的像依旧是不能称作点。而这个镜头所能形成的最小的像，我们称其为最小弥散圆，图2.1.2所示。

一般情况下，肉眼的分辨率为二千分之一至五千分之一之间，人眼在明视距离能够分辨的最小的物体约为0.125mm。所以，弥散圆放大在7寸照片上只能是在0.125mm以内，也就相当于图像对角线长度的1/1730左右。

这个1/1730左右的容许弥散圆对于任何大小的底片或CCD都适用，因为它们放大出来的7寸照片，都可以将弥散圆大小控制在0.125mm。不同的厂家、不同的胶片面积对容许弥散圆直径的数值定义都是不同的，市场上蔡斯公司制定的标准就是弥散圆直径等于1/1730底片对角线长度。一般画面放大为5x7英寸的照片，观察距离为25～30cm，常用的是35mm照相机镜头的容许弥散圆，大约是底片对角线长度的1/1000～1/1500左右。

弥散圆直径

镜头

焦点

焦深

近焦深

远焦深

图2.1.2 弥散圈

2.1.3 景深

在光学系统中，焦点前后各有一个容许弥散圆，而这两个弥散圆之间的距离就叫景深，即在被摄主体前后，它的影像仍有一段清晰的范围，这就是景深。换句话说，就是被摄主体的前后纵深呈现在底片面的影象模糊度，都在容许弥散圆的限定范围内。

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