3D视觉系列贴 再论:何为清晰

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长久以来,网上的关于光学成像的知识都是错误的,没有从数学角度解释何为清晰,甚至以为透镜的焦点就是 成像点。其实不然,下面以经典单透镜 成像模型,解释何为清楚


首先说结论,
A:所谓清晰,就是线对数。每毫米空间内,放置黑白线, 通常来说,相邻黑白线对比超过30%算清晰。
有多少黑白线,算清晰度。专业术语MTF


B:下面 我基于神器探究透镜成像规律

***
目前可以调整的内容有:
甲:焦距
乙:透镜高度
丙:物体高度
丁:物距
(悲哀的是没有透镜中心厚度的参数)
***
通过调整现有的参数我们可以有以下结论
金:单独调整物体高度的情况下,v(相距)是不变的。这个很重要。
木:单独调整透镜高度,对整个成像没有影响。(透镜高度大于物体高度即可)
*******************
以上,皆是铺贴,下面是正题。
我们之所以看的清楚物体, 详细来说就是看清物体上面的纹理,在详细来说就可以看清物体上细微的颜色明暗变化。


第一步:左侧的蜡烛的头部(即A电)正在进行剧烈的氧化还原反应,电子不断在高低轨道之间跃迁,当电子从高轨道跃迁到低轨道时候, 能力以电磁波的方式释放出来。这个释放是范围是球面。任意360度,无死角。
第二步:这些释放出来的光学有哪些会进入透镜呢?
如下图所示


所以这些光线 会汇集成一个点,这个点在一倍焦距和二倍焦距之间,我给这个点起了个名字叫像点。
这个像点有一个亮度值,这个亮度值仅仅用于表述对应左侧物体的那个点的特征。


物点往下移动,像点往上移动。根据成像公式,当物距不发生改变的情况下,相距也就不发生改变。
这样就行物方一幅画,在像方也有一幅画。二者有明确的一一对应关系。
至于这个点有多少, 我觉得至少1个微米以下。


第三步:如果物方上的点和点之间是有亮度(或颜色)对比度的,那么在像方也会有。只有在这个位置,才是最清晰的,没有之一。


第四步:在像平面的左侧 和右侧。他们的里面每个点(不能叫像点),都混在多个物点的亮度信息,所以是模糊的。
举个例子,假设物方是黑白条纹,在像平面左侧(右侧也一样)的点里面,同时混在黑元素 和白元素,那么整体感觉是灰色的,显示不清晰。


第五步:减少透光尺寸(让透光量减少,光圈的透光之间减少),可以让物方不同的点在像方彼此干扰小。
 继而在不同物距的情况下,依然可以在像平面有较好的对比度,这个就是弥散圈 和景深的概念了

2022年5月30日 10:59
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