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像元大小(例如 1.4 m 1.4 m)具体的含义和用途

厂家提供的像元大小(例如 1.4 µm × 1.4 µm),指的就是一个像素在传感器上的物理尺寸,即它的宽度和高度。 这是一个非常关键的概念。

1. 核心确认:像元 (Pixel) = 物理像素 (Photosite)

  • 像元:这是传感器制造领域的术语,指的就是传感器上那个微小的、独立的感光单元。

  • 物理像素 或 光电二极管:这是电子工程和计算机领域的术语,指的是同一个东西。

  • 所以:“像元大小”就是“一个物理像素的物理尺寸”。

当厂家说“像元尺寸为 1.4 µm × 1.4 µm”时,他们是在告诉你:
“我们的传感器上,每一个用来感光的‘小方块’,它的边长是 1.4 微米。”

这是一个绝对的、固定的物理属性,在传感器出厂时就已经决定了。

2. 为什么我们需要 “mm/pixel” 这个单位?

既然像元尺寸本身就是一个长度,为什么在公式里我们还要把它写成 s_x = 0.0014 mm/pixel 这种形式呢?

原因在于:为了进行数学计算和单位换算。

mm/pixel 这个单位完美地体现了它的角色:它是一个转换因子。

  • mm:代表我们想要了解的真实世界的物理尺度。

  • pixel:代表我们从相机得到的图像的数字化尺度。

s_x 的价值在于它直接回答了这个问题:“图像上的一个像素,在传感器这个物理层面上,实际占了多大的地方?”

3. 从“像元尺寸”到“转换因子 s_x

让我们以您的例子来做一次完整的推导:

  1. 厂家给出:像元尺寸 = 1.4 µm × 1.4 µm

  2. 统一单位:为了和常用的物理焦距(单位是 mm)一起计算,我们将像元尺寸转换为毫米:
    1.4 µm = 1.4 × 10⁻³ mm = 0.0014 mm
    所以,这个像元的物理尺寸是 0.0014 mm

  3. 理解其含义:

    • 这个尺寸意味着:在传感器上,每一个像素占据了 0.0014 毫米的宽度。

    • 我们可以把这个陈述换一种方式表达:“每获取 1 个像素的数据,我需要一段 0.0014 毫米宽的传感器来接收光线。”

  4. 写成转换因子:
    上面的说法恰恰就是:0.0014 毫米 / 像素
    这就是 s_x = 0.0014 mm/pixel 的由来。

一个简单的类比

想象一下你有一把尺子:

  • 厂家告诉你,这把尺子的最小刻度是 1 毫米。

  • 这个“1 毫米”就是一个物理尺寸,就像“像元尺寸是 1.4 µm”。

  • 当你用它测量时,你会说:“我量了一下,这个物体是 5 个刻度长。”

  • 那么它的真实长度就是:5 × 1 mm/刻度 = 5 mm

  • 这里的 1 mm/刻度 所起的作用,就相当于 s_x。它是一个将“读数”转换为“物理长度”的因子。

总结

  • 厂家提供的 像元大小(如 1.4µm) 就是一个物理像素的物理尺寸。

  • 为何用 mm/pixel:当我们在数学模型和公式中使用它时,我们把它表示为 s_x,并赋予它 mm/pixel 的单位。这不是为了复杂化,而是为了清晰地表明它在计算中扮演的角色——一个连接物理世界和数字世界的转换因子。

所以,s_x 的本质就是用另一种方式重新表述“像元尺寸”,以便于我们直接将其代入公式 f_x = F / s_x 中进行计算。两者描述的是同一个硬件属性的两个方面:一个是其物理尺寸,另一个是其数学功能。

  
 
http://www.wxhsa.cn/company.asp?id=171

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