景深

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在光學中,尤其是錄影或是攝影，景深 (depth of field,DOF) 是一個描述在空間中，可以清楚對成像的距離。雖然透鏡只能夠將光聚到某一固定的距離，遠離此點則會逐漸模糊，但是在某一個特定的距離內，影像模糊的程度是是肉眼無法察覺的，這段距離稱之為景深。對於某些影像，例如風景照，比較適合用較深的景深，然而在人像攝影時，則經常使用淺景深來構圖。

景深通常由物距、鏡頭焦距，以及鏡頭的光圈值所決定，(相對於焦距的光圈大小)。除了在近距離時，一般來說景深是由物體的放大率以及透鏡的光圈值決定。固定光圈值時，增加放大率，不論是更靠近拍攝物或是使用長焦距的鏡頭，都會減少景深的距離;減少放大率時，則會增加景深。如果固定放大率時，增加光圈值(縮小光圈)則會增加景深;減小光圈值(增大光圈)則會減少景深。

當焦點設在超焦距時，景深會從超焦距的一半延伸到無限遠，。對一個固定的光圈值來說，這是最大的景深。

因為數位影像的進步，影像的銳利度可以由電腦後製而改變，因此也可以由後製的方式來改變景深。

使用非常淺景深的微距鏡頭。

光圈對景深以及模糊圈的影響。焦點 (2) 可以在像平面 (5)成像，但是在不同距離的點，如 (1 跟 3)則會投影出一個模糊的點，此點已大於模糊圈。減少光圈的大小 (4) 可以減小那些不在焦點上的點的模糊圈大小，因此模糊就變的比較不易察覺，看起來這些點就變成都在景深內。

1 影像銳利度
2 光圈值的影響
3 Camera movements and DOF
4 Obtaining maximum DOF
5 Limited DOF: selective focus
6 Near:far distribution
7 景深公式
8 DOF vs. format size
9 微影術
10 Ophthalmology and optometry
11 Digital techniques for increasing DOF
12 景深公式的推導
13 Notes
14 外部連結

[编辑] 影像銳利度

在景深之內的影像比較清楚，在這個範圍之前或是之後的影像則比較模糊。

f/22

f/8

f/4

f/2.8

在f/32，背景很清楚

在f/5.6，光圈開大，使背景模糊，讓花與背景分離。

At f/2.8，利用淺景深主題貓也與背景分離。

[编辑] 光圈值的影響

[编辑] Camera movements and DOF

[编辑] Obtaining maximum DOF

[编辑] Lens DOF scales

[编辑] Zone focusing

[编辑] Hyperfocal distance

[编辑] The object field method

[编辑] Limited DOF: selective focus

[编辑] Near:far distribution

[编辑] 景深公式

這些公式在景深公式的推導中有詳細的介紹;<

[编辑] 超焦距

$f$ 代表鏡頭的焦距， $N$ 代表鏡頭的光圈值，而 $c$ 代表的特定的底片格式模糊圈的直徑，超焦距為 $H$ 可由下式描述：

$H \approx \frac {f^2} {N c}$

[编辑] 中長距離

以 $s$ 代表相機對焦點到相機的距離(物距)。 $D N$ 相機至前景深極限的距離， $D F$ 相機至後景深極限的距離。當 $s$ 遠大於鏡頭的焦距時，

$D_{\mathrm N} \approx \frac {H s_{\mathrm o}} {H + s_{\mathrm o}}$

$D_{\mathrm F} \approx \frac {H s_{\mathrm o}} {H - s_{\mathrm o}} \mbox{ for } s_{\mathrm o} < H$

當物距在超焦距時，

$D_{\mathrm F} = \infty$

$D_{\mathrm N} = \frac H 2$

景深則為 $D F - D N$ is

$\mathrm {DOF} \approx \frac {2 Hs_{\mathrm o}^2} {H^2 - s_{\mathrm o}^2} \mbox{ for } s_{\mathrm o} < H$

如果 $s \ge H$ ，遠景深在無限遠處時，則景深就是無限遠；換句話說，只有當物體在近景深極限之後，才可以清楚成像。

把 $H$ 帶入，景深可以表示為

$\mathrm {DOF} \approx \frac {2 N c f^2 s_{\mathrm o}^2} {f^4 - N^2 c^2 s_{\mathrm o}^2}$

因此，對於特定的底片，景深可以由以下的參數決定：鏡頭焦距、光圈值(光圈大小)以及物距。

[编辑] 近距離

當物距 $s$ 接近焦距時，使用前述的公式會有很大的誤差。在近距離時，超焦距的公式就不台能用，此時把景深公式用放大率來表示會比較方便。令 $m$ 是放大率;當物距比超焦距小得多的時候，

$\mathrm {DOF} \approx 2 N c \left ( \frac {m + 1} {m^2} \right ),$

所以給定你放大率時，景深就跟焦距無關。換句話說，在同樣的放大率之下，所有焦距的景深看起來差不多。這只有在物距小於超焦距才會成立。 however.

The discussion thus far has assumed a symmetrical lens for which the entrance and exit pupils coincide with the front and rear nodal planes, and for which the pupil magnification (the ratio of exit pupil diameter to that of the entrance pupil)^[1] is unity. Although this assumption usually is reasonable for large-format lenses, it often is invalid for medium- and small-format lenses.

When $s \ll H$ , the DOF for an asymmetrical lens is

$\mathrm {DOF} \approx \frac {2 N c (1 + m/P)}{m^2},$

[编辑] Focus and `f`-number from DOF limits

[编辑] Foreground and background blur

[编辑] 實際應用

[编辑] 限制

[编辑] DOF vs. format size

[编辑] 微影術

In semiconductor photolithography applications, depth of field is extremely important as integrated circuit layout features must be printed with high accuracy at extremely small size. The difficulty is that the wafer surface is not perfectly flat, but may vary by several micrometres. Even this small variation causes some distortion in the projected image, and results in unwanted variations in the resulting pattern. Thus photolithography engineers take extreme measures to maximize the optical depth of field of the photolithography equipment. To minimize this distortion further, chip makers like IBM are forced to use chemical mechanical polishing machines to make the wafer surface even flatter before lithographic patterning.

[编辑] Ophthalmology and optometry

[编辑] Digital techniques for increasing DOF

[编辑] Focus stacking

[编辑] Wavefront coding

[编辑] Plenoptic cameras

[编辑] 景深公式的推導