镜头分辨率MTF艾里斑像元尺寸的关系讨论

徐光斗

如何分析计算相机+镜头+光源，能不能看清某个确定尺寸的物体？

1.瑞利判据，就是看艾里斑尺寸（还有Sparrow 判据之类，没见用过）
根据公式r=1.22λF#（1+m），m是放大倍率绝对值，或者r=0.61*λ/NA，算出艾里斑尺寸，艾里斑尺寸如果是1um，说明镜头最小能看清1um的物体?
2.以lp/mm为单位的镜头分辨率，
计算公式,分辨率=[1000lp/mm]/λF#（1+m）,艾里斑是1um，那分辨率就是2440lp/mm？MTF的值此时在2440lp/mm处等于衍射极限？
3.截止频率
镜头截止频率应该是跟芯片的像元尺寸有关，等于1/2p，镜头设计看MTF应该看截止频率的MTF值，这个值是怎么定的，如何根据镜头在截止频率处的MTF值，算出此时镜头能分辨清楚的物体最小尺寸是多少？
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所以镜头的MTF的频率，MTF的取值，艾里斑尺寸，能看清的最小物体尺寸，这几个量之间是什么关系，能不能根据一个算出其他的？
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恳请懂这方面的哥哥出来教教弟弟，光学越老越吃香，狠狠沉淀，用爱发光

myself?

1、有个前提是镜头优化到了衍射极限
2、[1000lp/mm]/λF#（1+m）是光学系统截至频率计算公式，反应的是镜头的性能极限，是理论上的不是实际上的
3、截止频率看上面公式，与芯片没关系，是镜头的参数。光学系统的采样频率和芯片尺寸有关，看芯片像元尺寸，1/2p算出采样频率（像方），要求镜头的MTF曲线，在1/2p采样频率下至少大于0.1，这时相机才会有响应；镜头像方MTF为0.1时对应的频率换算到物方的尺寸，即是实际可分辨的最小尺寸；

徐光斗

myself? 发表于 2025-6-6 04:17
1、有个前提是镜头优化到了衍射极限
2、[1000lp/mm]/λF#（1+m）是光学系统截至频率计算公式，反应的是镜头 ...

昨天问了deepseek，总结下来应该是比方说我要买一个镜头，它标的分辨率是1um，这个1um对应的截止频率是1000lp/mm，MTF值是0，实际上这个镜头因该还是看不清1um的

大白小帅

徐光斗 发表于 2025-6-6 04:45
昨天问了deepseek，总结下来应该是比方说我要买一个镜头，它标的分辨率是1um，这个1um对应的截止频率是10 ...

常规镜头的话，分辨率是分析的是一黑一白两个线对，分辨率是1000/2/1um=500lp/mm
显微镜的分辨率是根据物镜的分辨率来确定的，衍射极限是0.61*波/NA

徐光斗

大白小帅 发表于 2025-6-7 03:00
常规镜头的话，分辨率是分析的是一黑一白两个线对，分辨率是1000/2/1um=500lp/mm
显微镜的分辨率是根据物 ...

镜头能分辨的最小尺寸是艾里斑半径r um，对应的空间截止频率Uc(或者fc)=1000/r，这个截止频率应该是极限分辨率，就是MTF=0，而且是镜头本身的分辨率，要考虑相机的话，应该是r=2p(假设镜头放大倍率是1X)，

大白小帅

徐光斗 发表于 2025-6-9 02:53
镜头能分辨的最小尺寸是艾里斑半径r um，对应的空间截止频率Uc(或者fc)=1000/r，这个截止频率应该是极 ...

我不懂你说的MTF=0是什么意思，截止频率到0？看截止频率没什么意义，又不是所有的镜头都是要求衍射极限的，常见的成像镜头的分辨率是根据相机的像素去设计的，对应的大过相机的像素就可以，物方分辨率跟像方分辨率才需要用放大倍率去乘

徐光斗

大白小帅 发表于 2025-6-9 03:09
我不懂你说的MTF=0是什么意思，截止频率到0？看截止频率没什么意义，又不是所有的镜头都是要求衍射极限的 ...

我不做镜头设计啊，我搞选型的，我现在要根据镜头选相机啊，镜头软件里看艾里斑3.5um，mtf=0对应的频率300lp/mm，我要保证这个能看清这个镜头最小的尺寸

大白小帅

徐光斗 发表于 2025-6-9 03:48
我不做镜头设计啊，我搞选型的，我现在要根据镜头选相机啊，镜头软件里看艾里斑3.5um，mtf=0对应的频率30 ...

根据镜头选相机按截止频率选没问题