镜头分辨力 计算和理解

1、镜头分辨率

    镜头的分辨率是指在成像平面上 1 毫米间距内能分辨开的黑白相间的线条对数，单位是“线对/毫米”（ lp/mm，line-pairs/mm ）

    最小能分辨的尺寸是线对数的2倍倒数。

   例如：镜头分辨率是100  lp/mm，最小能分辨的尺寸是 1/(100*2)=0.005mm。

一个镜头有它的最高分辨率N lp/mm，那么根据纳奎斯特采样定理，至少需要配以2N/mm个空间采样点。这个可以这样来理解，1mm内有N条黑白线对，那么就有N 条白线和N条黑线总共2N条线。以摄像机的一个感光元对应以一条白线或黑线，那么摄像机在1mm内需要有2N个感光元来对应N条白线和N条黑线，摄像机的感光元密度就是 2N/mm。

这时摄像机感光元件的分辨率和镜头的分辨率正好匹配，谁都没有浪费。同样如果一个摄像机每毫米的像素密度是M点（pixel/mm）,那么应该选择一个分辨率是M/2lp/mm的镜头。下面我们举一个例子：

    有一个 200万像素摄像机，像素数为1600×1200=1920000，感光面尺寸是1/2 吋。我们知道1/2吋的感光面它水平尺寸是6.4mm、垂直尺寸是4.8mm，它的水平像素密度是 1600/6.4=250 pixel/mm，垂直像素密度是1200/4.8=250 pixel/mm，感光像元尺寸是 4um×4um。水平像素密度和垂直像素密度一样，像素是正方形的，如果像素不是正方形的镜头分辨率应参考像素密度高的。在这里水平像素密度和垂直像素密度都是 250pixel/mm ，所以镜头分辨率应选 125 lp/mm。

    如果一个 2 百万像素摄像机感光面尺寸是 1/3 吋， 1/3 吋的感光面它水平尺寸是4.8mm，垂直尺寸是 3.6mm，它的水平像素密度是 1600/4.8=333.3 pixel/mm ，垂直像素密度是 1200/3.6=333.3 pixel/mm ，所以镜头分辨率应选 167 lp/mm。

    通过上面例子我们还看到，一个标为 1/2 吋的 2 00万像素镜头不适合于 1/3 吋的 200万像素感光面， 这一点要有所区别和重视。 1/2 吋的 2 00万像素镜头分辨率是 125 lp/mm ，去用于 1/3 吋的 4.8mm× 3.6mm 感光像面，在水平方向有 125×4.8=600 线对，对应了1200 像元，在垂直方向有 125× 3.6=450 线对，对应了 900 像元。 1200× 900=1080000差不多是110万像素。所有把一个标为 1/2 吋的 2 百万像素镜头用于 1/3 吋的感光面时只能适合一百万像素的感光面，或者说只能当 1 00万像素镜头用。所以光讲百万像素镜头， 不讲适用感光元件的尺寸可能信息并不完全， 因此对镜头分辨率的描述还是 lp/mm比较准确。

    有时摄像机的指标会给出感光像元的尺寸L（mm），那么所对应镜头分辨率的黑白线宽应该都是L（mm），所以黑白两条线对应的一条线对的宽度是 2L (mm) ，那么其倒数 1/(2L)（ lp/mm）就是镜头的分辨率。比如一个摄像机标出感光元的尺寸是4um,那么所选镜头的极限分辨率线宽（白线或黑线）也应该是4um ,一对黑线白线的宽度2×0.004mm，镜头的分辨率就是1/（ 2× 0.004）=125 lp/mm