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Diffraction Limit
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Diffraction Limit

이 페이지는 Imaging Resource Guide단원 3.1입니다.

Diffraction Limit

모든 렌즈에는 물리법칙에 의해 결정되는 절대적인 성능 상한이 있습니다. 이러한 한계는 렌즈의 working f/# 및 렌즈를 통과하는 빛의 파장에 의해 제어됩니다. Diffraction Limit로 알려져 있는 이 한계는 line pairs/mm를 단위로 하며 렌즈의 이론적인 최대 분해능을 결정합니다. 설계상의 문제가 없는 완벽한 렌즈조차 diffraction limit는 피할 수 없습니다. 이 한계는 두 개의 Airy 패턴(Resolution 및 Contrast의 한계: The Airy Disk)을 서로 구분할 수 없는 지점입니다. Diffraction limit는 렌즈의 f/#에 연결되는 간단한 공식과 빛의 파장을 이용해 계산할 수 있습니다. f/#에 대한 자세한 내용은 f/# (Lens Iris/Aperture 설정)를 참조하십시오.

 (1)

Diffraction limit에 도달하면 렌즈는 더 높은 주파수들을 구분할 수 없게 됩니다. 표 1에서 설명한 diffraction limit는 특정 주파수에 대해 0%의 contrast를 보여 줍니다. 이 숫자들은 높아보일 수 있지만, 이론적인 것일뿐 다른 실질적인 요소들도 감안해야 합니다. 먼저, 일반적으로 이미징 센서는 0% 또는 이에 근사한 contrast로 정보를 재현할 수 없습니다. 고유의 노이즈로 인해 contrast는 대개 10% 이상이어야만 표준 이미징 센서에서 신뢰성 있게 감지할 수 있습니다. 이미징을 복잡하게 만들지 않으려면 용도에 따른 critical lp/mm resolution에서 20% 이상의 contrast를 목표로 하는 것이 좋습니다. 추가로, 생산 허용 오차와 관련된 렌즈 aberrations 및 variations 또한 성능을 저하시킵니다. Modulation Transfer Function (MTF) 곡선은 렌즈가 센서의 성능을 효과적으로 활용하고 원하는 요구 사항을 충족시킬 수 있는지 파악하는 데 사용됩니다.

f/#0% Contrast Limit (lp/mm) @0.520μm
1.4 1374
2 962
2.8 687
4 481
5.6 343
8 240
11 175
16 120

표 1: 0.520μm의 녹색광을 이용해 서로 다른 f/#에서 계산한 diffraction limit.

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