• RSS订阅 加入收藏  设为首页
光学杂谈

1个艾里斑直径对应4个像元尺寸

时间:2024/11/17 20:38:29   作者:Leslie   来源:正势利   阅读:110   评论:0
内容摘要:探测器选型的时候,探测器像元尺寸到底如何选择,艾里斑是占一个还是两个像元,也是经常困扰大家的一个问题。《艾里斑直径=两个像素尺寸,探测器截止频率公式f=1/(2*pixcel)》《光学分辨率和分辨力》Ariydisc,对应中文艾里斑、艾利斑、爱丽斑、爱里斑等等,翻译有很多。其中,艾利斑用的应该算是比较多的,这里就不追究...

探测器选型的时候,探测器像元尺寸到底如何选择,艾里斑是占一个还是两个像元,也是经常困扰大家的一个问题。

1个艾里斑直径对应4个像元尺寸

《艾里斑直径=两个像素尺寸,探测器截止频率公式f=1/(2*pixcel)》

《光学分辨率和分辨力》


《艾里斑半径与显微镜分辨力公式d=0.61λ/NA》


Ariy disc,对应中文艾里斑、艾利斑、爱丽斑、爱里斑等等,翻译有很多。其中,艾利斑用的应该算是比较多的,这里就不追究这些细节,都是音译,就不要去追究谁是正统了。

1个艾里斑直径对应4个像元尺寸

 艾里斑形成的原因就是衍射。上面画了一个简图来描述下,假定物点是一个理想的点(ZEMAX序列种的物体就是理想的点,这个点与镜头距离的远近就会形成不同的张角,物点离光轴的距离就是视场),它向四周发出球面波,当传递到透镜这里的时候,由于透镜的口径是有限的,所以只有绿色线条组成的张角范围内的球面波进入了光学系统,成像到了像面。

这里是用的一个理想透镜,是无像差的,理论是成一个理想的像点,从图中可以看出几何光线追击的也的确是一个理想的点。但是实际上在探测器上形成的光斑图样,应该是对入瞳进行傅里叶变换的结果。透镜的一个口径10mm的圆孔,计算夫琅禾夫衍射的光斑大小就是艾里斑大小,是一个4.04um的弥散斑。

1个艾里斑直径对应4个像元尺寸

光学系统是一个衍射受限系统,由于口径大小有限,只接收到了物点部分的信息,没办法接收到跟多的信息。随着光线系统的入瞳直径的增加,接收到了更多的物方信息,艾里斑在减小。当口径增加到无限到的时候,艾里斑的尺寸也就变为了0,像方也将是一个理想的点。

接下来,这里需要说明一点,就是我们常说的艾里斑,公式(1.22✖波长➗入瞳直径✖焦距)得到是艾里斑的半径,那么一个艾里斑应该是两个半径。接下来说的艾里斑都是说的其直径。

探测器多用的就是CCD和CMOS,这里我们简化下,就是一种光电转化器件,将光学信号转化为电子学信号的器件。


《2/5、CCD图像传感器简介、发展史、分类、尺寸、分辨率、组成结构》

1个艾里斑直径对应4个像元尺寸


图中可以看出来,像元是离散的。而物点的信号是连续,经过透镜成的像也是连续的信号,然后需要用离散的像元去采集这个信号,这就避不开一个定理,就是香农采样定理。

香农采样定理,是连续信号离散化的基本依据。指的是,如果信号带宽小于奈奎斯特频率(即采样频率的二分之一),那么此时这些离散的采样点能够完全表示原信号。高于或处于奈奎斯特频率的频率分量会导致混叠现象。

这里的信号就是艾里斑,探测器的像元就是离散的采样点。离散采样点的频率要大于等于信号的两倍,那么就是两个像元采集一个艾里斑。那么就有了下图,一个艾里斑直径对应两个像元尺寸。这也就是为什么我们经常计算探测器的奈奎斯特频率是1000除以两倍像元尺寸的原因了。

1个艾里斑直径对应4个像元尺寸

一个艾里斑到底对应几个像元尺寸,那么就是四个像元尺寸,XY方向各两个。但是实际用于光学设计计算的时候,就按照一个艾里斑直径对应两个像元尺寸。这里与上帖子的分辨力与分辨率是不冲突的,一个艾里斑直径占两个像元,两个占三个像元,这时候正好可以满足瑞利判据。

1个艾里斑直径对应4个像元尺寸



标签:直径 对应 尺寸 

逝者如斯,不舍昼夜作者QQ及微信:49922779 点击这里给我发消息

相关评论
QQ交流群:120100441    QQ客服:49922779 闽ICP备01008686号