< >最近分辨率闹得凶，花了一晚上敲了底下的文字，希望对各位镜友有所帮助，请勿转载。
所有光学设备的拥有者都希望获得最大分辨率，那么分辨率究竟是什么？如何测量？本文将探讨这一问题（主要讲望远镜）。“分辨率”英文名为“Resolution”，在不同的领域有不同的意义，不能混为一谈。
一.显示器、扫描仪的分辨率：ppi，表示每英寸内包含的像素（pixel）数目。很显然这是一个比值单位，数目越大表示精度越高，这些设备的标示常被dpi混淆。目前常用的CRT、LCD显示器的分辨率是72ppi，操作系统的桌面一般设置为96ppi；扫描仪分辨率比较高的可达4800ppi甚至5000ppi，应用于高精度的底片扫描。目前显示器的分辨率还不够高（虽然色彩不错），因为人眼的最大分辨率是300ppi左右，所以一些高分辨率照片或打印品能比显示器上显示更多细节。
二.打印机分辨率：dpi，表示每英寸内包含的点（dot）数。例如，打印分辨率为1440dpi，是指打印机在一平方英寸的区域内垂直打印1440个墨点，水平打印1440个墨点，且每个墨点是不重合的。目前高端的打印机拥有4800dpi的分辨率，墨点直径小于2微微升。微微升是广泛用来衡量喷墨打印墨滴大小的体积单位（pl），换算关系是：1微微升＝1×10-12升（*注意这是-12次方）。人眼对墨滴的分辨率极限是1微微升，假定墨滴是立方体，那么可计算出1微微升墨滴的边长为0.01毫米。目前主流喷墨相片打印机的墨滴大小在4～6微微升之间，个别相片打印机如EPSON SP950可达到2微微升，打印机厂商对墨滴技术的不断改进是促使喷墨打印机打印质量迅速提高的关键因素。如果采用的墨水浓度降低，比如说采用1/6浓度，那么SP950的实际墨滴就可达到1/3微微升，如果打印技术完全发挥的话，需要用放大镜才可观察到墨点。
三.数码相机分辨率。通常数码相机分辨率都用感光元件能提供的最大横向、纵向的像素来表示，许多人在显示器上也采用这种标识方法，其实这并不是严格的分辨率，没有“比值”就称不上“率”。不过换一个角度说，在同样的取景范围内，像素越大，分辨能力也越大。数码相机必须配合镜头才称得上分辨率，如D100采用1:1微距时可获得最大的分辨率，它的像素是3008×2000，CCD尺寸是23.7mm×15.6mm，即0.933×0.614英寸，所以D100的最大分辨率为3224ppi、3257ppi，可认为是3200ppi。
四.摄影镜头的分辨率：l/mm（线对/毫米），表示每毫米分辨黑白线对的数目。一般通过严格地拍摄测试样张获得，这个指标主要受到反差、光圈和成像位置的影响,因此应该测定不同反差、光圈下中央和边缘的分辨率，并以此画出该镜头的MTF曲线（如图，经典的MTF曲线）
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当然，感光元件也会影响到镜头分辨率，二者必须相互配合。在各方面都较理想的情况下，最好的镜头分辨率可达到150l/mm的惊人水准，而许多狗头则不超过30l/mm，想像一下在1毫米的空间里放300根线是什么概念！
五.鼠标的分辨率：cpi、fps。cpi指每移动1英寸鼠标产生的脉冲数，通俗的说这个量表示的是为了能被人观察到的屏幕上的变化，鼠标必须移动的最小的距离。这个指可以由鼠标驱动或软件（游戏）的设定来改变，但其中最基本、最细微的变化只能是光标移动1个像素。我们下面就讨论1个像素变化的情况。而鼠标必须移动的最小的距离，是cpi的倒数。假设某鼠标是200cpi，那么这个鼠标A必须移动1/200英寸，屏幕上光标移动1个像素。而另一各800cpi的鼠标B，只须移动1/800英寸，光标就能移动1个像素；fps主要应用于光电鼠标中，指感应元件每秒拍摄的帧数，即光学采样率。目前高端鼠标可达到2100cpi或6500fps的水准，每秒钟刷新6500次，很惊人吧！？
六.在天文学上，分辨率用几何角度来衡量，它表示天文望远镜所能区分最靠近的两个天体和人眼之间的视角，即最小分辨角。天文观测者对分辨率的渴求大概是最高的，因为对他们而言分辨率和亮度意味着一切。
从物理角度出发，望远镜分辨率通过夫琅禾费圆孔衍射实验测定（如图）
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望远镜或显微镜中物镜相当于一小圆孔，有衍射存在，因此点状物体所成的衍射像，不是一个亮点，而是一个亮的圆斑（如图）
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亮斑周围有较弱的明暗相间的环状条纹，其中以第一暗环为界限的中央亮斑叫做艾里斑，它的光强度约占整个入射光强度的80%以上（如图，光强分布图）
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这时候需要借助瑞利准则（也有叫瑞丽判据的）：1.两相邻点光源所形成的像，将是两个圆斑；2.对于两个等光强的非相干物点，如果一个像斑的中心，恰好落在另一像斑的边缘(第一暗纹处)，则此两物被认为是刚刚可以分辨。“恰能分辨”的两个点光源的两衍射图样中心之间的距离，应等于艾里斑的半径（如图）
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通过进一步由理论计算可得最小分辨角：r=1.22λ/D，其中λ为观测波长，D为望远镜的口径，二者取同一单位时r的单位为弧度。对于目视观测，通常取λ为肉眼最敏感的550nm，如果再规定D的单位为毫米，则有：r"=140/D，此时r"的单位为角秒。
夫琅禾费圆孔衍射实验毕竟有局限性，天文爱好者从实测角度出发测试分辨率其实更轻松，因为夜空中有许多现成的双星（也有夹角周期变化的，不适合测试分辨率），它们之间视角早已经过大型望远镜测定和标示，比所有分辨率卡都更精确，你要做的只是去找所能分辨的最小那对。英国业余天文学家杜氏(Dawes)根据观测双星的经验，记算出望远镜口径的最高分辨能力，这就是著名的杜氏极限(Dawes' Limit)，计算方法：r"=116/D。
很显然，衍射分辨率和杜式极限提供的分辨率并不吻合，后者的分辨率要高一些。在光学领域里这种现象还是比较普遍的，在两个像斑还未达到恰能分辨的水准时，大脑已经认为“我把它们分开了”，不过要通过长时间的观测锻炼才可能做到这点。因此，最可靠的方法还是自己在望远镜里寻找恰能分辨的双星。有一点必须说明的是，无论衍射分辨率还是杜式极限，分辨率指标只与物镜直径有关，但在目视系统里，还必须考虑目镜和人眼所组成的系统，这是后话。
七.双筒镜的分辨率。通常双筒镜也采用和天文望远镜的标注方式，即最小分辨角。不过，双筒镜的厂商标注分辨率指标往往达不到，也不能应用衍射分辨率和杜式极限计算。这是因为双筒镜为了照顾便携的需要，物镜的焦距往往很短，倍数也不会太大，因此在目视状态下无法真正发挥物镜的分辨能力。双筒镜的实际分辨率测试也可应用双星法，不过由于双筒镜的分辨率一般不大，亮度也很高，双星法的精度并不令人满意。
八.人眼的感光。我常说讨论光学产品不能离开人眼，只有了解了你的眼睛，才能用好你的望远镜，下面来看看人眼有什么特点吧：
1.人眼的分辨率的极限大概是300ppi、1微微升、60角秒。我们都知道木桶（或者瓶颈）效应，因此在目视状态下，光学设备必须能向人眼呈现这些指标才能为人所识别。以天文望远镜为例，116mm的物镜极限分辨率为1角秒，虽然它可将1角秒的双星分开，但只有在合适的放大倍数下，人眼才能分辨，此例下是60倍（实际上望远镜的“有效倍数”一般认为是毫米计的物镜口径的1到1.5倍，甚至可以达到2倍，但一般不会超过200倍）。看到这里，大概可以解答天文望远镜和双筒镜分辨率的遗留问题了，由于放大倍率不够的关系，双筒镜的实际观测分辨率达不到物镜应有的水准。举个例子，50mm的双筒镜拥有116/50=2.32角秒的分辨率，但是至少需要60/2.32=25.9X的放大率人眼才能享受这一指标。当然双筒也可以做到26×50这样的规格，但便携性和观测舒适性都会下降，而且26X这么高倍数根本不适合手持。因此对于手提双筒来说，不必过于在乎分辨率，因为你远远没有用上物镜应有的分辨率水准。
2.人眼的瞳孔大小。白天光线充足的情况下，人眼瞳孔的直径大概是2到3mm的样子。只要走到黑暗中，瞳孔只需要几秒钟就能扩张到差不多最大的程度。一般认为人的瞳孔最大会达到7mm左右，而且它会随着年纪的增长缩小，到30岁左右就会变到5mm左右，成长可怕吧！但凡事总有例外，笔者的瞳孔就达到足足8mm^_^（如图）
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瞳孔是人眼的“感光”面，决定能有多大直径的光束可进入人眼。双筒望远镜的出瞳直径必须配合瞳孔，因此这一指标也在2mm到7mm。出瞳直径大小决定主观观测的亮度，称为亮度因素，它数值上是出瞳直径的平方，双筒望远镜的最大指标是（50/7）^2=51，不过人眼可以享受到的是7^2=49，笔者的64瞳孔没有合适的望远镜配合是无法达到的>_<。问题来了，白天观测虽然亮度因素只能到9，只有晚上的零头，但是很显然白天看东西更清楚！郁闷吧？人眼的分辨率还要受到亮度的影响。
3.光线强弱对人眼的影响。即使在最好望远镜里看深空天体，也一定会让初哥失望的！如果对准的是M31，这个秋季最有名的梅西尔天体在目镜中只会呈现黯淡的螺旋状云气，一点都不像那些美丽万状的摄影作品（如图，摄影作品和目视效果的对比）
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这说明了一个事实，人类的肉眼对光线没有累积效应（也许没有动物会有），并不适合在黑暗中工作。
人类眼需要一段时间来适应黑暗，虽然瞳孔很快就可以张到足够大，但黑暗适应度最重要的部分与视网膜上的化学变化有关，这通常需要很长时间。在完全的黑暗中呆上15分钟后，也许你会认为你的眼睛已经完全适应夜视了。但事实上，你的眼睛在接下来的15分钟内，对星光的敏感程度还可以增加2个星等——亮度相差6倍。此后的90分钟，甚至更长时间里，黑暗适应度仍然在非常缓慢地增加。
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在接近黑暗的环境中，人眼（如图，人眼的基本结构）是用视网膜上的杆状细胞来看东西的，这些细胞几乎看不见可见光波段的红色部分。你能看见红色的光线，是视网膜中的锥状细胞在起作用；锥状细胞可以帮助你在白天分辨各种色彩。（你有三种锥状细胞——红色，绿色和蓝色——但只有一种杆状细胞，对红光不敏感。）你可以使用红色锥状细胞来阅读星图和操作设备，从而保护你的杆状细胞能够灵敏地看清目镜中的东西。
当直视物体时，它的影像会投射到视网膜的中央凹上。这个地方遍布了适应亮光的锥状细胞，在强光下可以提供最锐利的分辨率。但是这个小凹对弱光几乎是无能力为。因此为了看见暗淡的物体，你不得不把视线稍微移开一点。这么做是为了让目标物体的影像离开中央凹，投影到视网膜中包含更多杆状细胞的区域，这种细胞只能看到黑白世界，但对光线的敏感程度却比锥状细胞强得多。
很显然，在黑暗中人眼比白天敏感得多，但面对比白天景物黯淡以百万倍计的目标，你仍然无法获得足够的分辨率和色彩！为了能够向眼睛显示出色彩，深空天体的表面亮度必须亮到足够刺激视网膜的锥状细胞——如此明亮的深空天体屈指可数。猎户座星云（M42）的最明亮部分满足标准，还有一些细小，但表面亮度够高的行星状星云。对暗淡物体的颜色辨别能力因人而异，差别很大，这很令人吃惊。转移视线法并不适用于捕捉色彩。</P>
[此贴子已经被作者于2005-2-28 9:12:29编辑过]
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