為什麼焦外會有虛化效果？其中的光學原理是怎樣的？

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如題

焦外會虛化，是因為沒有合焦。也就是物點成像時，成像光束沒有匯聚到一點。這個時候的成像是一個模糊的圓，這個就是彌散圓，也就是虛化的效果。

之所以能看到焦內清晰的成像，是因為人眼解析度有極限。當彌散圓的直徑很小很小的時候，我們其實分辨不出來，就把所有的都認為是清晰的了。

總序
前言
第1章光線、光波與光量子
1.1光線與幾何光學
1.1.1光線模型
1.1.2幾何光學的實驗定律
1.1.3費馬原理
1.1.4光的全反射
1.1.5變折射率光學
1.2光波與波動光學
1.2.1光的電磁波模型
1.2.2光波場的周期性
1.2.3光波的傳播
1.2.4矢量波與標量波
1.2.5光強
1.2.6光的多普勒效應
1.3光量子與量子光學
1.3.1黑體輻射
1.3.2光量子假說
1.3.3物質的波粒二象性
習題1
第2章光學成像
2.1成像的基本概念
2.1.1從盲人摸象說起
2.1.2光學成像的基本要素
2.1.3平面反射成像
2.1.4平面折射成像
2.2傍軸光線經球面折射成像
2.2.1單球面折射成像
2.2.2像的橫向放大率
2.2.3焦平面
2.2.4幾何光學的符號約定
2.2.5成像的作圖法
2.3傍軸光經球面反射成像
2.3.1球面反射的物像公式
2.3.2球面鏡成像的特點
2.3.3球面鏡成像的作圖法
2.4傍軸光經薄透鏡成像
2.4.1薄透鏡
2.4.2薄透鏡成像的物像公式
2.4.3薄透鏡成像的作圖法
2.5透鏡組成像
2.5.1透鏡組成像的計算
2.5.2透鏡組成像的作圖
2.6焦距的實驗測定
2.6.1正鏡焦距的測量
2.6.2負鏡焦距的測量
2.7非傍軸光成像
2.7.1透鏡組的阿貝正弦條件
2.7.2球形齊明透鏡與齊明點
2.7.3齊明透鏡組
2.8理想共軸球面系統的成像
2.8.1理想光具組
2.8.2共軸球面系統的基點和基面
2.8.3共軸球面系統的物像關係
2.8.4基點和基平面的確定
2.9光線轉換矩陣
2.9.1光線狀態的矩陣表示
2.9.2成像矩陣的計算
習題2
第3章成像儀器
3.1光闌
3.1.1光闌與光瞳
3.1.2實際光學系統的光闌與光瞳
3.2像差
3.2.1球差
3.2.2慧差
3.2.3像散
3.2.4像場彎曲
3.2.5畸變
3.2.6色差
3.3眼睛
3.3.1眼睛的光學特性
3.3.2視力的矯正
3.4目鏡
3.4.1放大鏡
3.4.2顯微鏡和望遠鏡中的目鏡
3.5物鏡
3.5.1照相物鏡
3.5.2顯微物鏡
3.6顯微鏡
3.6.1顯微鏡的結構
3.6.2顯微鏡的標誌
3.7望遠鏡
3.8照相機
3.9光度學概論
3.9.1輻射通量與光通量
3.9.2發光強度和亮度
3.9.3照度
3.10物鏡的聚光本領
3.10.1顯微鏡：光源較近
3.10.2望遠鏡與照相機：光源較遠
習題3_
第4章光波與物質的相互作用
4.1光波在界面上的反射與折射
4.1.1光波在絕緣介質分界面處的反射定律與折射定律
4.1.2光波在絕緣介質分界面處的全反射
4.1.3分界面處反射波、折射波與入射波的電場強度
4.2關於菲涅耳公式的討論
4.2.1反射率與透射率
4.2.2半波損失
4.2.3斯托克斯倒逆關係
4.3光的吸收
4.3.1吸收的實驗規律
4.3.2吸收係數與波長的關係
4.3.3吸收光譜與物體的顏色
4.4光的色散
4.4.1色散現象
4.4.2色散規律
4.5吸收和色散的經典理論
4.5.1經典的電偶極子模型
4.5.2單一本徵頻率
4.5.3多個本徵頻率
4.6光的散射
4.6.1散射現象
4.6.2散射定律
習題4
……
第5章光波的相干疊加與非相干疊加
第6章光的干涉與干涉裝置
第7章光的衍射與衍射裝置
第8章傅里葉變換光學與光全息術
第9章光的偏振與光在晶體中的雙折射

買書才是硬道理。

為什麼景深會跟拍攝距離，感測器大小還有焦段長短有關係？ - 秦宗的回答

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之前的回答有個錯誤，非常感謝評論區中的 @秦宗指出。後來點進他主頁的時候發現我贊同並感謝過他一次，感謝的問題就是有關焦外虛化的問題，這應該就是我當時對這個現象迷惑的時候查的諸多資料之一。現在回看， @秦宗老師講得真的是比我好太多，我實在是有些在關公面前耍菜刀的感覺。所以我把這個答案的鏈接放到最前面，並把我本身的答案刪掉。

最後再感謝 @秦宗一次，感謝有你們這些願意分享知識的人的存在。

簡單來說虛化就是特么沒對準焦而已。能對準焦，或者說在你能分辨出來的能夠對準焦的距離是一個範圍，如果照片里的物體到你鏡頭的距離不在這個範圍之內，看起來就是虛的。題主近視么？取了眼鏡看風景，都特么是虛化的。

這其實是個極其難的問題。
但是會有無數的半瓶子來試圖回答這個的。
會有看了百度百科等等的人來科普焦距越長虛化越好，光圈越大虛化越好。
過一會還有人來給你普及二線性，奶油般化開，還有鏡頭前面蓋剪紙來控制焦外光斑的形狀等等。
再過一會就該有人來上折返頭的圖片了。

這種半橢圓的散景是用什麼鏡頭拍攝的？ - 章佳傑的回答
其實看看這個回答基本上就能明白大半了。

這個問題如果是近視人士就很容易懂了。
近視產生原理很簡單：就是由於晶狀體屈光能力強，或者視網膜距離瞳孔變遠了，導致清晰成像點（也就是焦點）在視網膜之前。根據初中物理書上的簡易版凸透鏡成像的光路圖（就是那種畫個凸透鏡，上下兩根線代表光，經過凸透鏡之後折射使兩條線相交）我們可以知道，焦點之後的成像是逐漸放大的，同時逐漸虛化的。那麼虛化後的像落在視網膜上，我們人看東西就模糊了，這是近視。
好了??同樣的原理，當成像焦點落在相機的膠片或者傳感器前方就會得到虛化的效果。
那為什麼會有一部分清晰的成像在照片上呢？因為根據凸透鏡成像公式（我忘了，我只記得一倍分虛實二倍分大小）膠片或者感應器平面正好在該物體的成像焦點上。就像近視的人看東西也不總是模糊不清的嘛

其實世界上並沒有合焦，這是看你ni(這字忘了怎麼打)散圓的大小

簡單來說，彌散斑的直徑大於一個像素的尺寸時就出現了虛化。

要說真正的「光學原理」的話，即彌散斑的大小取決於哪些因素，可以參考我之前寫過的一篇博客：http://capbone.com/formula-of-depth-of-field-and-aperture-focal-distance/

理想透鏡的話，一個物象關係是一一對應的。一個物平面對應一個像平面。

對於相機而言，鏡頭完美的話，只能有一個面是清晰的，其他面是模糊的，就類似虛化效果。

實際上，鏡頭不完美，CCD像素有大小，形成了景深。經過合理設計的景深可以做到無窮大（解析度很渣而已）。

景深之外就是虛化。

閉上一個眼睛把手指頭放在眼睛的前方近一點，後面的景色是不是就虛化了，明白了嘛