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繞射極限
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繞射極限

成像資源指南第3.1部份

Diffraction Limit

每隻鏡頭都是在物理定律下決定了上限性能。此限制受鏡頭的工作f/#以及穿透鏡頭的光線的波長控制。此限制被稱為繞射極限,以線對/mm的形式提供,並決定鏡頭理論上的最高分辨率。即使是不受設計所限制之完美鏡頭,也受繞射所限制。此限制為兩個艾裏斑圖案(解析度與對比度限制:艾里斑)不再互相區分的點。若要計算繞射極限,有個計算公式描述鏡頭的F/#和光波長關係。有關f/#的更多資訊,詳見f/# (鏡頭光圈 / 光圈設定)

Equation 1 (1)

達到繞射極限後,鏡頭將無法分辨更高的頻率。表3.1中詳述的繞射極限顯示了給定頻率之對比度0%。這些數值可能看起來很高,但是嚴格以理論為基礎 – 還必須考慮其他多種實際因素。首先,一般來說,成像傳感器不能再現對比度等於或接近0%時的資訊。由於其固有雜訊,對比度通常需要高於10%,才能在標準成像感測器上可靠地檢測到。為了避免導致成像複雜化,建議在應用的臨界lp/mm分辨率下將對比度目標設為20%或更高。此外,與製造公差相關聯的鏡頭像差和變化也會降低效能。調製轉換函數(MTF)曲線用於確定鏡頭是否會有效利用傳感器功能並符合所需的應用需求。

f/#0% Contrast Limit (lp/mm) @0.520μm
1.4 1374
2 962
2.8 687
4 481
5.6 343
8 240
11 175
16 120

表 1: 於不同f/#s下針對0.520μm光線(綠光)計算得出的繞射極限。

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