光学基础概念-分辨率
来源:深圳市凯茉锐电子科技有限公司2026-01-15
分辨率定义为:能被分辨开来的两个物点(或像点)之间的最小距离,称为镜头的物方分辨率,记为Resolution(物)(或像方分辨率,记为Resolution(像))。单位为µm。
Resolution(物) = 0.61 x Wavelength/NA=1.22 x Wavelength x Fno.
Resolution(像) = 镜头放大倍率x Resolution(物)
解像力定义为:1mm内的黑白线对数, 记为Resolving power。单位为line/mm或lp/mm.
Resolving power = 1/ Resolution(像)
提到分辨率,大部分工程师会想到相机分辨率,而忽略镜头的分辨率对最终成像效果也起到关键作用。事实上,只有镜头分辨率和相机分辨率匹配,才能得到最佳成像效果。下图直观地表示出镜头和相机匹配对成像效果的影响。

那么镜头分辨率跟相机分辨率如何才能匹配呢?我们知道,物体是成像在相机芯片上的,物方的两个点,经过镜头系统成像在相机芯片上的最小距离,只有如图c所示时才能被分辨开来。若物方两点成像在芯片上的距离如图a, 图b所示时,这两点都不能被分辨开来。因此镜头的像方分辨率=2x像元尺寸时,说明此时镜头分辨率与相机完全匹配。如相机像元尺寸为5um, 镜头放大倍率为0.5倍。则有Resolution(物)=2x5µm/0.5=20µ m时,镜头与相机完全匹配。若Resolution(物)<20µm, 说明此时镜头过好,相机分辨率将成为系统的限制;若Resolution(物)>20µm, 说明此时相机过好,镜头分辨率将成为系统限制。

另外,镜头的物方分辨率与产品的精度也常被工程师混淆。
精度指的是测量值与真实值之间的差异。如产品真实值为1.0mm, 要求精度为±5µm, 则说明只要测量出的值在0.995mm~1.005mm间即为合格品。在机器视觉中通常根据客户的FOV和精度要求算出相机的分辨率(如200万像素),相机一旦选定,则相机的像元尺寸(如4.65µm)也确定了。选镜头时即可根据上面的方法来选择分辨率匹配此相机的镜头,从而保证系统的精度要求。
而如果客户描述的是需要观察到物方大小为5µm的目标,则要求镜头的物方分辨率必须<10µm。
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