USAF 1951光学分辨率板解读

In: 镜头知识 On: Friday, July 12, 2019 Hit: 204

       在机器视觉应用中,镜头和传感器的分辨率大小直接决定了这个系统能观测的最小尺寸,在一个已经搭建好的系统中,用分辨率板检测系统分辨率是最方便的检测方式之一。

      分辨率作为一个重要的光学概念,在成像评价中占有很重要的部分。首先简单介绍一下分辨率,分辨率就是能被光学系统分辨开的两个物点之间的最近距离,所有光学成像系统均存在一个衍射极限,对应的极限分辨率σ=1.22*λ*F#,F#为镜头的光圈值。下图为我司的4X远心镜头,MTF曲线十分接近衍射极限,当OTF数为0.3时对应线对为35mm/lp,那么像方分辨率为14.2u,再除以倍率得到物方分辨率为3.55u。

       为了统一标准,大部分分辨率板采用1951 USAF测试图样,这是符合MIL-STD-150A标准的测试图案,由美国空军于1951年创建,并且目前仍在使用的一种标准。

       分辨率板上有一些特殊图样,它的线宽和间隔都经过精确设置。通过识别最大不可分辨的参考线,就可以确定给定系统的分辨能力。大部分分辨率板中都可选择正片和负片图案。正片由低反射率、在透明基底上真空溅射铬图案板构成,用于前方照明和一般应用。负片是在不透明基底上镀铬膜,留下清晰图案,适用于背光照明和高亮度照明应用。每个图案都通过光刻制造,使得边缘特征分辨率可达约1 µm。

                                                  

标准分辨率板(正、负)

分辨率板对照表

      上图所示为标准分辨率板和对照表,分辨率板上有很多间隔不同的黑白相间的线对,这些线对构成不同的元素,每六个元素构成一个组。检测方式为:把分辨率板当作物体进行成像,调节清晰后寻找刚好不能看清晰的元素和对应的组,再按照对照表进行查找,得到系统的分辨率,它的计算公式为:

       东正光学的远心镜头具有极高的分辨率,像方分辨率均小于5u。经实测,DZO的4X远心镜头可以清晰观察到标准分辨率板的第7组的第2个元素(144mm/lp),可以实现3.55u的高分辨率成像。

4X远心镜头实测图

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