快速网站空间,个人简历制作免费,专业建站公司电话咨询,做相同网站违法吗通常来说#xff0c;相机内部的CCD或者CMOS传感器上都有感光阵列#xff0c;由一个一个的感光元件构成#xff0c;每一个感光元件负责完成光电转换的过程。简单理解#xff0c;一个感光元件可以认为就是一个像素(pixel)或像元(pel)。像元具有一定尺寸#xff0c;如果像的尺…通常来说相机内部的CCD或者CMOS传感器上都有感光阵列由一个一个的感光元件构成每一个感光元件负责完成光电转换的过程。简单理解一个感光元件可以认为就是一个像素(pixel)或像元(pel)。像元具有一定尺寸如果像的尺寸大于像元的尺寸那么一个像元就无法表示整个像因此一个像元的尺寸和物镜的放大倍数决定了对物体的分辨能力。例如一个1um1um1um长度的物体经物镜放大10倍以后其像的长度为10um10um10um如果像元尺寸是5um5um5um,那么需要2个像元才能完整表示整个像因此一个像元表示0.5um0.5um0.5um的物体。如果像元尺寸足够小例如1um1um1um那么需要10个像元才能完整表示整个像因此一个像元表示0.1um0.1um0.1um的物体。可以看出像元尺寸越小其所能表示的物体尺寸越小即像元越小其对物体的分辨能力越高或者说获取物体的细节就越多。
像元尺寸也并非越小越好从上面的结论可以看出更小尺寸的像元需要更多数量的像元才能表示一个完整的像。这意味着对于同一个物体同一像元尺寸的相机物镜放大倍数增加那么完整表示一个像所需要的像元数量也会相应的增加而传感器上的像元数量是有限的因此像元的尺寸实际从侧面限制了物镜的放大倍数。换句话说在相机选型的时候就必须保证像元的尺寸至少能匹配物镜的放大倍数。
根据瑞利判别准则显微物镜的光学分辨率仅与光波长及物镜的数值孔径有关(详见 https://blog.nas-kk.top/?p112 )因此物镜放大倍数与分辨率没有关系。换言之对于NA1.0的物镜放大倍数是100x还是60x对分辨率没有任何影响。但是放大倍数越小视场角越大这就意味着可以观测更大的区域(详见 https://blog.nas-kk.top/?p129 )。
像元进行光电转换的过程实际是对连续光信号的离散采样过程那么其采样过程大致如下图所示该图假设发生衍射的光源之间的距离足够远且只选取了艾里斑和第一暗环。 根据上面的图示可以很容易理解像元离散采样的过程如果想要根据离散的信号恢复出连续信号则必须满足奈奎斯特采样定理因此必须采用至少两个像元去采集像的信息。同时瑞利判别准则也指出如果要辨别两个光源的像那么这两个光源的间距至少满足 0.61λ/NA0.61\lambda/NA0.61λ/NA 那么相机与物镜之间则必须满足 Pixelsize(0.61λNA×M)/2Pixel_{size} (\frac{0.61\lambda}{NA} \times M)/2 Pixelsize(NA0.61λ×M)/2 其中λ\lambdaλ 表示光波长NANANA 表示物镜的数值孔径MMM 表示物镜的放大倍数PixelsizePixel_{size}Pixelsize 表示像元大小。当像元尺寸满足要求时只要 Dimage(0.61λ/NA)×MD_{image} (0.61\lambda/NA) \times MDimage(0.61λ/NA)×M 即可保证能够正确还原信号。
相机的分辨率主要与感光阵列中的垂直和水平方向上的像元个数有关而相机输出的图像大小(或者图像分辨率)则与相机分辨率、相机工作的模式、采集卡、ROI设置、Offset设置、像素插值等多个因素有关。例如一个感光阵列水平方向有1000个像元垂直方向有1000个像元那么相机的分辨则是1000×10001000 \times 10001000×1000那么在这种配置下如果相机工作在TDI线阵方式那么理论上其输出的图像在扫描方向上可以无限大;如果相机工作在面阵方式通过像素插值其输出的图像大小则可能可以达到3000×30003000 \times 30003000×3000随着面阵图像大小的增大其等价于像元个数增多对于固定尺寸的传感器(像元大小和像元个数共同决定了传感器的尺寸)这类似于像元尺寸缩小但是与像元尺寸缩小有本质的区别图像质量也较差。
