[已解决]请问光学系统分辨率和探测器分辨率的大小关系？

盖世龙王克里斯

光学小白求助一个关于分辨率的问题：
一篇论文，写了为满足成像要求，探测器空间分辨率应该大于等于成像光学系统分辨率。


分辨率越小分辨能力越强，那为了充分利用光学系统分辨率，探测器的空间分辨率是不是应该小于等于成像光学系统的分辨率呢（探测器分辨率更强）？这样最终的分辨率就取决于成像光学系统的分辨率了（木桶原理）。

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Oranges

2025-8-6 18:15

我以前写过一个关于分辨率的回答 http://www.optzmx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=41080&page=1#pid255730
我觉得也可以解决你的问题：


1、如果 N_lens >> N_area (镜头分辨率远高于传感器极限)，那么 1/N_lens 非常小，可以忽略。公式近似为 1/N_camera ≈ 1/N_area，即 N_camera ≈ N_area。此时传感器是瓶颈，系统分辨率由传感器决定。
2、如果 N_area >> N_lens (传感器极限远高于镜头分辨率)，那么 1/N_area 非常小，可以忽略。公式近似为 1/N_camera ≈ 1/N_lens，即 N_camera ≈ N_lens。此时镜头是瓶颈，系统分辨率由镜头决定。
3、如果 N_lens 和 N_area 接近，那么 1/N_camera 的值会比 1/N_lens 或 1/N_area 单独的值都要大，意味着 N_camera 会比 N_lens 或 N_area 单独的值都要小。此时两者共同限制了系统性能，系统分辨率低于任一单独部件的分辨率。
其实这个公式想表达的意思是：整个系统的有效分辨率 = min(镜头有效分辨率， 传感器采样能力， 使用的成像幅面分辨率)，镜头的分辨率决定了有多少细节信息能到达传感器平面，传感器的总分辨率（像素密度和数量）决定了它能“看到”并记录多少来自镜头的细节信息点，成像幅面分辨率决定了你最终能使用这些记录信息中的多少部分（像素）。整个系统的有效分辨率最终受制于三者中最低的那个环节。 就像一个水桶，能装多少水取决于最短的那块木板。

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LEVY

整体系统的分辨率，取决于光学分辨率与探测器分辨率中弱的那个，但是你在设计光学系统的时候，往往是先选定探测器后设计光路的，所以你在设计的光学系统的分辨率要劣化于探测器的分辨率，要不然光路设计的分辨率就会被浪费，因为探测器的分辨率提升是非常容易的。

kmty9216

相近是最好的，比如说镜头的PSF差不多和像素尺寸相当，相当于两个都不浪费。
但是实际系统未必如此，比如摄影相机系统，sensor倒是很容易做到3um-4um，但是大光圈镜头不太可能做到这个水平，这种时候就需要尽可能提高镜头的分辨率了。

Oranges

我以前写过一个关于分辨率的回答 http://www.optzmx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=41080&page=1#pid255730
我觉得也可以解决你的问题：


1、如果 N_lens >> N_area (镜头分辨率远高于传感器极限)，那么 1/N_lens 非常小，可以忽略。公式近似为 1/N_camera ≈ 1/N_area，即 N_camera ≈ N_area。此时传感器是瓶颈，系统分辨率由传感器决定。
2、如果 N_area >> N_lens (传感器极限远高于镜头分辨率)，那么 1/N_area 非常小，可以忽略。公式近似为 1/N_camera ≈ 1/N_lens，即 N_camera ≈ N_lens。此时镜头是瓶颈，系统分辨率由镜头决定。
3、如果 N_lens 和 N_area 接近，那么 1/N_camera 的值会比 1/N_lens 或 1/N_area 单独的值都要大，意味着 N_camera 会比 N_lens 或 N_area 单独的值都要小。此时两者共同限制了系统性能，系统分辨率低于任一单独部件的分辨率。
其实这个公式想表达的意思是：整个系统的有效分辨率 = min(镜头有效分辨率， 传感器采样能力， 使用的成像幅面分辨率)，镜头的分辨率决定了有多少细节信息能到达传感器平面，传感器的总分辨率（像素密度和数量）决定了它能“看到”并记录多少来自镜头的细节信息点，成像幅面分辨率决定了你最终能使用这些记录信息中的多少部分（像素）。整个系统的有效分辨率最终受制于三者中最低的那个环节。 就像一个水桶，能装多少水取决于最短的那块木板。

sunshine

探讨衍射极限对光学仪器分辨本领的限制（包含衍射MTF） - zrs123 - 吾爱光设 - Powered by Discuz!

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撒默尔

你这个问题非常有代表性。我是做红外热成像的，我们行业里就有很多这方面的探讨。
比如中波红外制冷系统，探测器是15μm的，且探测器决定了系统F数，比如F5.5
那么艾利班直径就是2.44x4.2umx5.5=56um，考虑到瑞利判据之类的，可分辨的极限是28um左右
但是探测器就是15um，所以二者肯定不能匹配。这时候做光学设计你说你是看多少线对呢，测MRTD你是看什么靶标呢。行业里很多人搞不清楚。