图1.光学滤波示意图。
当系统受限于光学分辨率时,提高相机分辨率也不能使一些细节清晰成像,而当系统受限于相机分辨率时,可以选择更换更换像元尺寸更小的相机,以此来提高成像系统的分辨率。
实例
利用显微镜直接观察荧光样品,荧光波长为626 nm,光路中除物镜之外,其余光学元件无放大效果。物镜具体参数为:放大倍数20X,数值孔径(NA)0.85,判断选用像元尺寸为6.9 μm的CMOS相机探测是否合适?
计算光学分辨率与相机分辨率如下:
=0.61*626/0.85=449.2 nm;
=2*6.9/20=0.69 μm=690 nm;
此时,探测器分辨率远低于光学分辨率,其组合分辨率取决于相机的分辨率,更换相机可以提高分辨效果。
若物镜不变,那么应该选择多大的像元尺寸?
故应选择像元尺寸小于4.492 μm的相机。这样相机分辨率高于成像系统的分辨率,其组合分辨率取决于物镜的分辨率。
在为成像系统选择探测相机时,分辨率可作为一项重要的参考指标。当然这不是唯一参考,探测器的信噪比、暗电流噪声以及响应速度也是决定其能否适用的重要参数。较小的像元尺寸可以拥有更高的分辨率,从而提高探测的画面细节,但信噪比低;暗电流噪声与芯片温度有关,最终影响信噪比;响应速度即帧率,应与物体变化相匹配。这些因素都影响相机的价格,用户可以根据实际要求挑选高性价比的相机。