[打造光學系統]第一集: 認識鏡頭的光圈
鏡頭的解像力(Resolving Power)，簡單說就是鏡頭能夠看到多細微的能力，它可以由以下的公式計算：
Resolving Power = λ/(2 * N.A.)
其中，λ是光源的波長，N.A.是鏡頭的數值孔徑。
從公式中我們可以發現，提昇鏡頭的解像力有兩個方向，一個是使用短波長的光源；另一個是選擇大N.A的鏡頭。N.A.是什麼？簡單來說，N.A.關連到的是「鏡頭的解像力」、「鏡頭的景深」與「影像的亮度」。其定義是：
N.A.=n * sinθ
如何設計高解析度的鏡頭？
我們以一張簡圖來呈現薄透鏡模型：
從圖中可以推知鏡頭的光圈越大，則N.A.也會越大。因此理論上，如果我們想要一顆高解析力的鏡頭，那使用時一定是光圈全開、且光圈越大越好，因為這時會有最佳的解像力表現。但實務上，鏡頭設計還必須考量到成本以及像差，因此目前只有高階鏡頭是設計光圈全開有最棒的影像，中低階鏡頭通常都是要縮一級光圈才會有比較平衡的影像表現。
我們以Schneider高階的XENON-DIAMOND 3.5X這顆鏡頭為例，可以看到光圈開越大，鏡頭的MTF表現越好。是的，你沒猜錯，這顆鏡頭就是要光圈全開來使用。
我們再來看看Schneider的中階鏡頭，XENON-SAPPHIRE 3.2/96 2X：
可以發現，光圈全開(F3.2)的MTF表現反而不如光圈縮一級(F4.2)。所以理論上，雖然光圈越大鏡頭的解像力越好，但實際上還是要看鏡頭本身的設計與定位。
我們接下來看看不同光圈下的實際影像，這樣大家比較有感覺。當使用Qioptiq d.fine HR 3.33X Prism這顆鏡頭，搭配DALSA Linea HS 16k相機，系統的光學解析度是1.5μm/pixel。這顆鏡頭的設計是光圈全開影像最好。從下面的實際拍攝影像，可以很明顯地看出光圈越小，影像越差。
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