分辨率

了解鏡頭的制造商規(guī)格可以大大簡化調(diào)查和購買流程。要知道鏡頭如何工作，必需先了解分辨率、放大倍率、對(duì)比度、f/#以及如何閱讀常見性能曲線（包括調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)、景深(DOF)、相對(duì)照明和畸變）。

分辨率衡量成像系統(tǒng)再現(xiàn)物體細(xì)節(jié)的能力，可能會(huì)受所使用的照明類型、傳感器像素大小或光學(xué)元件功能等因素影響。物體細(xì)節(jié)越小，所需的分辨率越高。

將傳感器上的水平或垂直像素?cái)?shù)量劃分為希望觀察的物體尺寸將指明每個(gè)像素在物體上覆蓋的空間量，并且可用于評(píng)估。不過，這并不能確定該像素上的信息是否能與任何其他像素上的信息區(qū)分開來。

先，務(wù)必了解哪些因素可以限制系統(tǒng)。圖1顯示了一個(gè)示例：白色背景上有一對(duì)方形。如果這對(duì)方形在相機(jī)傳感器的相鄰像素上成像，則會(huì)在圖像中顯示為一個(gè)較大的矩形(1a)，而不是兩個(gè)單獨(dú)的方形(1b)。為了區(qū)分這兩個(gè)方形，需要在它們之間留出一定的空間（少一個(gè)像素）。這一小距離就是系統(tǒng)的極限。限制由傳感器的像素大小以及傳感器的像素?cái)?shù)定義。

圖 1: 解析兩個(gè)方形。如果方形之間的空間過小(a)，相機(jī)傳感器將無法將其解析為單獨(dú)的物體

線對(duì)和傳感器限制

交替的黑白方形之間的關(guān)系通常被描述為線對(duì)。通常，由頻率決定，而頻率則通過每毫米線對(duì)數(shù)(lp/mm)來測量。遺憾的是，鏡頭的并不是一個(gè)數(shù)值。在給定的下，將兩個(gè)方形顯示為單獨(dú)實(shí)體的能力取決于灰度等級(jí)。方形之間的灰度分離以及空間越大（圖1b），解析方形的能力就越強(qiáng)。這種灰度分離被稱為對(duì)比度（在頻率下）。給定的空間頻率以lp/mm為單位。因此，在比較鏡頭以及確定給定傳感器和應(yīng)用的佳選擇時(shí)，以lp/mm為單位計(jì)算尤為有用。 Contrast is explained in more detail in this application note

傳感器是計(jì)算系統(tǒng)的起點(diǎn)。從傳感器開始，更容易確定可滿足傳感器或其他應(yīng)用需求所需的鏡頭性能。傳感器可解析的高頻率，奈奎斯特頻率，實(shí)際上是兩個(gè)像素或一個(gè)線對(duì)。表1顯示了與某些常用傳感器上看到的像素大小關(guān)聯(lián)的奈奎斯特極限。傳感器的（也稱為系統(tǒng)的圖像空間）可以通過如下方式計(jì)算：將像素大小(μm)乘以2（創(chuàng)建對(duì)），然后將乘積除以1000以轉(zhuǎn)換為mm：

像素較大的傳感器的極限較低。像素較小的傳感器的極限較高。

利用此信息可以計(jì)算出要查看的物體上的極限。要執(zhí)行此操作，必需了解傳感器尺寸、視場和傳感器上的像素?cái)?shù)之間的關(guān)系。

傳感器尺寸是指相機(jī)傳感器有效區(qū)域的大小，通常由傳感器格式大小。但是，準(zhǔn)確的傳感器比例會(huì)因?qū)捀弑榷悾覙?biāo)稱傳感器格式應(yīng)該僅用作指導(dǎo)，特別是針對(duì)遠(yuǎn)心鏡頭和高放大倍率物鏡。傳感器尺寸可以直接根據(jù)像素大小和傳感器上的活動(dòng)像素?cái)?shù)計(jì)算。

表 1: 隨著像素大小變小，關(guān)聯(lián)的奈奎斯特極限(lp/mm)會(huì)按比例提高。