| 華光慎行 |
2010-01-25 17:15 |
數(shù)碼相機(jī)可用像素
數(shù)碼相機(jī)的可用像素 華光慎行 _z8;lt
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數(shù)碼相機(jī)在使用中, 可用像素并不一定等于它所標(biāo)定的像素。一是取決于數(shù)碼相機(jī)接受面CCD或CMOS尺寸和拍攝時(shí)光圈大小。這是因?yàn)樗鼤?huì)受到光學(xué)鏡頭衍射的限制!二是取決于數(shù)碼相機(jī)所用鏡頭的分辨率。 w>vH8 f
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一、平常說光是直線傳播。其實(shí)它是波動(dòng)傳播,由于可見光波長(zhǎng)極短:0.00039-0.00077mm 。人眼無法辯別,因此感到光是直線傳播。一個(gè)物點(diǎn)小到一定程度,通過光學(xué)鏡頭成象會(huì)產(chǎn)生衍射，成為一個(gè)衍射光斑。衍射光斑尺寸取決于鏡頭直徑（望遠(yuǎn)物鏡）、相對(duì)孔徑（照相機(jī)物鏡）、數(shù)值孔徑（顯微物鏡）的大小,為此產(chǎn)生光學(xué)鏡頭分辨率的極限。比如使用光學(xué)顯微鏡的專業(yè)人士都知道: 顯微鏡的最高放大倍數(shù)為1500倍, 大于它則是無效的。對(duì)于照相鏡頭, 在大學(xué)的”物理光學(xué)”、”應(yīng)用光學(xué)”等教科書中都有清楚的講述:在象面(也就是CCD或底片面)的分辨率為: dY=fx1.22xλ/D 。其中: f 是照相機(jī)鏡頭的焦距。λ是光波波長(zhǎng),通常取λ=0.00055mm 。D 是照相機(jī)鏡頭的使用口徑 D = f/A 。 A是光圈數(shù)。 &{W ^W8,%
由此可得分辨率dY=0.00067A ,dY 就是此時(shí)數(shù)碼相機(jī)能分辨的最小像素。像素再小就是無效的。CCD、CMOS的尺寸為L(zhǎng) x M; 可用的像素即為K=L/dY x M/dY。 M<(u A'
二、鏡頭的分辨率：相機(jī)鏡頭中定焦鏡頭質(zhì)量比變焦鏡頭質(zhì)量好。經(jīng)查閱名牌廠家15種F50mm鏡頭分辨率最高的是萊卡鏡頭在最佳光圈處（5.6）的分辨率為133/mm。其它鏡頭都低于130/mm。因此可以認(rèn)為133/mm是相機(jī)的極限分辨率！按此計(jì)算單反機(jī)全幅（36×24）的可用像素是：36×133×24×133≈1528萬像素。單反機(jī)APS-C（7D）的可用象素是：22.3×133×14.9×133≈588萬像素。 -H\,2FO
下面列舉3種1000萬像素,CCD、CMOS尺寸不同的數(shù)碼相機(jī)光圈所對(duì)應(yīng)的實(shí)用像素情況。（紅數(shù)字按K=L/dY x M/dY而得；黑數(shù)字按鏡頭的分辨率計(jì)算而得） ^i`*Wm@!
數(shù)碼相機(jī)最高可用像素表 ?N>p Z R
光圈3.5 4 4.5 5.6 8 10 13.8 16 d( S}NH
uV~e|X
"9s
1/2.3"CCD c7qwNs*f
[5Y<7 DS
6.41x4.27 498 381 301 194 95 61 (單位:萬) 8=Q V N_
maDz W_3
單反機(jī)APS-C Km*<Kfcz
cNj*E
=~;
22.3x14.9 588 588 588 588 588 588 388 289 |Q!4GeQL[
'ere!:GJD
單反機(jī)(全幅) $bGD%9
z
ow.j+ <M
36x24 1528 1528 1528 1528 1528 1528 1010 752 Y= Hz;Ni
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三、幾點(diǎn)說明： \ e,?r H
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1. CCD或CMOS是一種光電藕合器件，用于將接受的光能量轉(zhuǎn)化為數(shù)碼信號(hào)，它對(duì)光能量的強(qiáng)弱有識(shí)別能力，但識(shí)別不了顏色。故要在每個(gè)像素上加不同的三基色（紅、綠、蘭）濾光膜。通常都是將紅、綠、蘭濾光膜排列成棋盤形：綠、紅、綠、蘭濾光膜組成一個(gè)正方形,兩個(gè)綠處在對(duì)角位置組成一個(gè)成像單元。一個(gè)小白點(diǎn)覆蓋一個(gè)成像單元時(shí)是個(gè)小白點(diǎn)，如果白點(diǎn)太小只落在其中一個(gè)像素色彩就會(huì)失真，因此光電藕合器件上要加低通片，通常是用兩片晶軸相交90度的石英片組成，使一個(gè)點(diǎn)像成為4個(gè)點(diǎn)落在一個(gè)成像單元上達(dá)到消除僞彩色的目的！由于4個(gè)像素組成一個(gè)成像單元，低通片又使一個(gè)點(diǎn)像成為4個(gè)點(diǎn)；因此不影響到上述分辨率問題的分析。
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