![]() 在工業(yè)檢測(cè)、天文觀(guān)測(cè)、精密儀器制造等領(lǐng)域,準(zhǔn)確測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的分辨率至關(guān)重要。帖子將深入解析分辨率板測(cè)量法的原理、方案、步驟及計(jì)算,并以望遠(yuǎn)物鏡為例,手把手教你完成全流程操作。 ![]() 分辨率的理論基礎(chǔ)源于光的衍射效應(yīng)。一個(gè)發(fā)光物點(diǎn)經(jīng)過(guò)衍射受限系統(tǒng)成的像就是一個(gè)艾里斑,兩個(gè)靠的很近的點(diǎn),成的像就是兩個(gè)艾里斑,二者重疊部分認(rèn)為是兩個(gè)艾里斑重疊部分的光強(qiáng)之和(非相干)。區(qū)分是一個(gè)光斑還是兩個(gè)光斑重疊的條件就是重疊部分光強(qiáng)的對(duì)比度。這個(gè)對(duì)比度定義不一樣就形成了不同的判據(jù)。 ![]() 根據(jù)瑞利判據(jù),當(dāng)兩個(gè)相鄰點(diǎn)光源的衍射斑中心間距等于艾里斑的第一暗環(huán)半徑時(shí),人眼可分辨兩者。此時(shí)的最小分辨角公式為: ![]() 其中,λ為光波長(zhǎng)(白光取0.55μm),D為光學(xué)系統(tǒng)入瞳直徑 。 ![]() 對(duì)于望遠(yuǎn)物鏡,分辨率通常以角分辨率(單位為角秒)表示;照相物鏡則以像面線(xiàn)對(duì)數(shù)(lp/mm)衡量;顯微物鏡則直接以最小可分辨物點(diǎn)間距(μm)評(píng)價(jià) 。 分辨率測(cè)試工具 分辨率板是一種標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試工具,通過(guò)黑白相間的線(xiàn)條圖案模擬被測(cè)系統(tǒng)需分辨的最小細(xì)節(jié)。根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的類(lèi)型和用途,分辨率板的設(shè)計(jì)形式多樣,常見(jiàn)的有三種: 柵格狀分辨率板(如WT1005-62型):線(xiàn)條寬度按等比級(jí)數(shù)遞減,每組包含四個(gè)方向的線(xiàn)條,便于多角度檢測(cè) 。我國(guó)目前應(yīng)用最廣的就是這種分辨率圖案。整套圖案由粗到細(xì),按公比2的(-1/12)次方的幾何級(jí)數(shù)遞減,并且按照順序分布在A1~A7的七塊分辨率板上。每塊分辨率板由線(xiàn)寬遞減的25個(gè)單元組成,每個(gè)單元由4個(gè)不同方向(水平,豎直,斜 45° 以及斜 135°)的線(xiàn)條組成。線(xiàn)條寬度最細(xì),適合逐步測(cè)試極限分辨率 。 ![]() 輻射式分辨率板:由72個(gè)扇形黑白條組成,空間頻率連續(xù)變化,適合觀(guān)察偽分辨現(xiàn)象 。 ![]() SH-01型分辨率板:含20組線(xiàn)條,每組由三個(gè)垂直方向的平行線(xiàn)構(gòu)成,適用于中等焦距的照相物鏡 。 ![]() 測(cè)試光路 1、測(cè)試裝置組成 核心設(shè)備:平行光管(提供無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo))、分辨率板、待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)(如望遠(yuǎn)物鏡)、前置鏡或測(cè)量顯微鏡(用于觀(guān)察像面) 。 輔助設(shè)備:光源、聚光鏡、毛玻璃(均勻照明)、轉(zhuǎn)臺(tái)(用于軸外點(diǎn)測(cè)試) 。 ![]() 其中,1為測(cè)量顯微鏡;2為待測(cè)光學(xué)系統(tǒng);3為平行光管;4分辨率板。 2、光路設(shè)計(jì) 以望遠(yuǎn)物鏡為例,測(cè)試光路如上圖所示: 光源通過(guò)聚光鏡照亮分辨率板,平行光管將分辨率板成像于無(wú)窮遠(yuǎn),望遠(yuǎn)物鏡接收平行光并成像于焦平面,前置鏡或顯微鏡觀(guān)察焦平面上的分辨率圖案,判斷最小可分辨單元 。 詳細(xì)測(cè)試工藝方案 步驟1:裝置校準(zhǔn)。將分辨率板置于平行光管焦平面,調(diào)整光源使照明均勻 。確保平行光管、待測(cè)物鏡、前置鏡共軸,消除裝調(diào)誤差 。![]() ![]() ![]() 誤差來(lái)源 像差影響:球差、彗差會(huì)降低分辨率,表現(xiàn)為線(xiàn)條邊緣模糊或拖尾 。 環(huán)境因素:溫度波動(dòng)引起透鏡形變,振動(dòng)導(dǎo)致像面抖動(dòng),需在恒溫實(shí)驗(yàn)室測(cè)試 。 人眼主觀(guān)性:不同觀(guān)察者判定“剛能分辨”存在差異,建議采用機(jī)器視覺(jué)+圖像處理軟件(如MTF分析)提高客觀(guān)性 。 ![]() ![]() |
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來(lái)自: taotao_2016 > 《光學(xué)》