艾里斑尺寸与实际分辨率的区别是什么？

chaerme

如题，我用一个例子来说明我的困惑：
假设我希望通过一个成像系统对一个点光源放大200倍，这个点光源的本身尺寸（直径）是0.55微米，放大200倍后，像平面上所得的光斑尺寸（直径）是110微米。像平面由512*512个尺寸为16μm的像素排列构成。如果我想尽可能地增大成像分辨率，尽可能地观察到点光源的内部细节，那么这个成像系统的艾里斑半径应该是去匹配像元尺寸，还是去匹配所得到的的光斑尺寸？

请教各位大佬！望得到解答！

lengyummm

艾里斑是衍射极限大小，也就是说，一个理想的没有大小的光源经过光学系统，最小的弥散尺寸就是艾里斑的直径。
探测器像元尺寸是你采样的极限，决定了你最终可探测的最小尺寸。
综上，一般设计要求弥散斑尺寸小于艾里斑，即达到衍射极限；如果艾里斑尺寸又小于像元尺寸，那么你可以达到最大分辨本领了，对所有成像光学系统都一样。

chaerme

lengyummm 发表于 2024-4-26 13:30
艾里斑是衍射极限大小，也就是说，一个理想的没有大小的光源经过光学系统，最小的弥散尺寸就是艾里斑的直径 ...

谢谢！


如果是这样的话，是不是可以理解为，我用艾里斑尺寸去匹配像元尺寸（艾里斑尺寸=2*像元尺寸   或   艾里斑尺寸=像元尺寸），就说明即使我的弥散尺寸等于10X或者是100X像元尺寸，也能达到比较好的分辨率？

lengyummm

chaerme 发表于 2024-4-26 13:40
谢谢！

当然不行，假设你艾里斑是一个像元，你一个点弥散成100个像元。那相邻两个点的弥散斑重合了99个像元，你凭什么区分它们呢？要以最差的尺寸去计算，那才是你的实际分辨率。

哈特多蒙

这个图应该可以看明白些

chaerme

lengyummm 发表于 2024-4-26 14:57
当然不行，假设你艾里斑是一个像元，你一个点弥散成100个像元。那相邻两个点的弥散斑重合了99个像元，你 ...

您说的这个我能理解，可是换到实际的光路中我又不太能理解了。拿成像来说，如果我对一块分辨率板成像，我所得到的像肯定不是一个跟像元尺寸差不多大小的或两倍大小的弥散斑，而是一个放大了数倍或数十倍的像。这个分辨率在这种像中又应该如何去理解呢？比如说我有一个NA0.55的物镜，我在焦距处放置了一个分辨率板，并从分辨率板背部打光，从物镜的另一侧可以得到一个放大的像，这个像可以通过一个像元阵列来收集。那么，在这个例子中，弥散斑对应哪一个🤔

lengyummm

chaerme 发表于 2024-4-27 20:49
您说的这个我能理解，可是换到实际的光路中我又不太能理解了。拿成像来说，如果我对一块分辨率板成像，我 ...

你不能混淆物像关系和像差，物像关系无关弥散，放大十倍有没有像差都是十倍，只是加上像差会让图像变模糊，模糊程度可以用弥散斑来衡量，而探测器像元是最后成像的能力，所以这是叠加的效果。最终你看到的成像是木桶效应的结果。

chaerme

那我大概知道啦，非常感谢！！