¿Cómo calculo la profundidad de campo de las cámaras de los móviles con enfoque automático?

Para un teléfono móvil, si se cambia f, s varía inmediatamente

f no cambia a menos que cambie la lente, lo que implica un teléfono diferente o una cámara diferente en el mismo teléfono.

La distancia focal es una propiedad de la lente, no depende de la distancia de enfoque ¹ . Entonces, en sus fórmulas, todo excepto s es una constante. La fórmula asume que la lente está enfocada a una distancia s , pero no importa si usa el enfoque automático o no.

Si tiene una lente de zoom, primero hace zoom, esto le da la distancia focal, y la distancia focal no cambiará hasta la próxima vez que haga zoom.

Si usamos como ejemplo la cámara gran angular del iPhone 7 ( 4mm f/1.8 ), enfocada a un objeto a 20 cm de distancia:

s = 0.2 m
f = 0.004 m 
N = 1.8
c = 4e-6 m  ## 6 mm sensor diagonal divided by 1500 = 4 um 

El círculo de confusión tiene varias formulaciones . El que use depende de cómo espera usar la imagen y de cuán crítico es usted. He usado sensor_diagonal/1500aquí, ajuste al gusto ² .

El cálculo para una distancia de enfoque de 20 cm se convierte en:

Dnear = s*f^2 / (f^2 + N*c*(s - f))
Dnear = 0.2*0.004^2 / (0.004^2 + 1.8*4e-6*(0.2-0.004)) = 0.18 m = 18 cm
Dfar = 22 cm

Entonces, a una distancia de enfoque de 0,2 m, el DoF pasa de 0,18 a 0,22 m.

Mientras que a una distancia de enfoque de 2 m, el DoF va de 1 m a 20 m.

Tenga en cuenta que a distancias normales (no macrofotografía), cuando la distancia al sujeto es mucho mayor que la distancia focal de la lente, entonces s - fes aproximadamente la misma que s, por lo que puede simplificar un poco la fórmula.

Notas al pie:

1) Excepto para la respiración de enfoque , donde la distancia focal varía con la distancia de enfoque. Pero tendemos a ignorar esto para los cálculos de DoF; en parte porque el efecto es pequeño, en parte porque es diferente para cada lente y los números rara vez están disponibles a menos que los mida usted mismo.

2) La imagen está perfectamente enfocada solo a una distancia específica. El CoC especifica su tolerancia a la borrosidad fuera de foco, por lo que puede considerarlo una especie de factor de engaño. La borrosidad que es invisible cuando se reduce, por ejemplo, una imagen de 12 Mpx para ajustarse a una pantalla de 2 Mpx, puede verse si muestra la imagen al 100 % para ver los píxeles individuales.

Profundidad de campo fórmula informal:

P = punto enfocado

Pd = punto distante con nitidez aceptable

Pn = punto cercano con nitidez aceptable

F = distancia focal (F^2 = F al cuadrado)

D = diámetro del círculo de confusión aceptable (se recomienda utilizar un tamaño de círculo F/1000)

f = número f

Pn (cerca) P/1+PDF/F^2

Pd (distante) P/1-PDF/F^2

Todos los valores de distancia en milímetros luego se convierten a pies o metros para su uso.