工业相机基础知识：像距、物距、焦距的关系

工业相机基础知识：像距、物距、焦距的关系

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_45303602/article/details/141090110

在工业相机领域，理解物距、像距和焦距的关系至关重要。这些基本光学概念不仅影响成像质量，还决定了相机的使用场景和性能表现。

基本定义

• 物距：被拍摄物体到凸透镜的距离。
• 像距：成像平面到凸透镜的距离。
• 焦点：通过凸透镜的、平行主光轴的光线，在主光轴上的会聚点。
• 焦距：凸透镜中心到焦点的距离。

根据焦距是否可调，镜头可分为定焦镜头（焦距固定）和变焦镜头（焦距可调节）。

高斯成像公式

焦距、物距、像距之间的关系可以用高斯成像公式表示：

1/f = 1/u + 1/v

其中，f表示焦距，u表示物距，v表示像距。

基于此公式，我们可以推导出不同物距下的成像特点：

• 当物距为无穷远时，像距等于焦距，成像在焦平面上。
• 当物距在无穷远和两倍焦距之间时，像距在焦距和两倍焦距之间，成倒立缩小的实像（照相机）。
• 当物距等于两倍焦距时，像距等于物距，成像为与物体倒立等大的实像。
• 当物距小于两倍焦距大于焦距时，像距大于两倍焦距，成倒立放大的实像（幻灯机和部分支持微距拍摄的照相机）。
• 当物距等于焦距时，像距无穷大，光线通过透镜成为平行光线，不成像。
• 当物距小于焦距时，像距为负，在物体的同侧成正立放大的虚像（放大镜）。

景深与弥散圆

理论上，只有处于镜头焦点距离的景物成像是清晰的。在焦点的前后，光线开始聚集和扩散，成像变得模糊，成像点形成的是一个扩大的圆，这个圆称为弥散圆（circle of confusion）。由于人眼的分辨能力有限，只有当弥散圆直径大到一定程度时，才会感觉到模糊。这一段人眼看起来清晰的距离就是景深（depth of field），此时对应的是容许弥散圆。

在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离是焦深，对应到被拍摄物体的前后就是景深。在物体前后景深内的物体可以认为成像都是清晰的。

对角距离的确定

在实际应用中，确定对角距离对于选择合适的镜头和拍摄参数非常重要。设x为物距（米），y为成像距离，根据使用场景确定对焦距离。