
在光学领域中,"焦深"(Depth of Field, DOF)是一个描述成像系统清晰成像范围的关键参数。以下从汉英词典角度对其详细解释:
焦深指光学系统(如镜头)在保持成像清晰的前提下,成像面(如感光元件)可允许的轴向移动距离。当物距固定时,它反映了像平面在光轴方向上能容忍的偏移量而不引起显著模糊。其大小与系统数值孔径(NA)和光波长(λ)直接相关,计算公式为: $$ delta = frac{lambda}{2NA} $$ 其中 $delta$ 代表焦深,$NA$ 为数值孔径,$lambda$ 为波长。
英文术语"Depth of Field" (DOF) 在专业语境中定义为:
The distance range over which an optical system produces acceptably sharp images of an object, measured along the optical axis.
(光学系统沿光轴方向能生成可接受清晰图像的物方距离范围)
需注意区分:
两者常被混淆,但严格属于共轭关系。
NA越大(如高倍显微镜),焦深越浅,对调焦精度要求越高。
使用短波长光源(如紫外光)会减小焦深,适用于高分辨率成像。
Smith, W. J. Modern Optical Engineering. McGraw-Hill. (定义与公式推导)
ISO 9334:2022 Optics and photonics — Optical transfer function — Definitions and mathematical relationships (术语规范化)
SPIE (International Society for Optics and Photonics) Optics Encyclopedia (应用案例解析)
通过上述维度,"焦深"的概念得以从汉英双视角完整阐释,其物理本质、计算逻辑及实践意义均符合专业领域的权威表述。
焦深(Depth of Focus)是光学成像系统中的重要概念,主要描述像平面允许移动的范围,同时保持成像清晰度。以下是详细解释:
焦深指光学系统像平面沿光轴移动时,成像仍保持清晰的允许范围。根据瑞利准则,当像面移动导致的波像差不超过四分之一波长时,系统仍视为完善成像,此范围即为焦深。例如显微镜观察时,焦点对准物体后,上下一定厚度内的清晰层即焦深。
低权威来源提到显微镜中常用Berek公式估算肉眼观察的焦深范围: $$ pm D.O.F. = frac{omega times 250,000}{N.A. times M} $$ (其中$omega$为人眼分辨率,$M$为总放大倍数),但具体参数需结合实验验证。
焦深是评估光学系统成像容错性的关键参数,尤其在显微成像和精密光学设计中需重点关注。实际应用中需平衡焦深与分辨率的关系,根据需求选择合适的光学参数。
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