分辨率是衡量光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的核心指標(biāo)，直接決定了設(shè)備捕捉細(xì)節(jié)的能力。分辨率作為評(píng)價(jià)像質(zhì)量指標(biāo)比較直觀，且易于定量測(cè)量，檢測(cè)裝置簡(jiǎn)單，仍是檢測(cè)一般成像光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)量的主要方法之一。

分辨率測(cè)試原理

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）：線條寬度按等比級(jí)數(shù)遞減，每組包含四個(gè)方向的線條，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°)的線條組成。線條寬度最細(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，適合觀察偽分辨現(xiàn)象 。

SH-01型分辨率板：含20組線條，每組由三個(gè)垂直方向的平行線構(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 。步驟2：觀察與記錄。初始觀察：通過(guò)前置鏡直接觀察分辨率板像，調(diào)整望遠(yuǎn)物鏡焦距使像清晰居中 。逐步測(cè)試：從線條最粗的單元（如A1-1）向最細(xì)單元（如A7-25）觀察，記錄四個(gè)方向線條均能分辨的最高單元號(hào) 。軸外點(diǎn)測(cè)試：旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)物鏡夾持器，調(diào)整觀察顯微鏡位置以補(bǔ)償像面傾斜，重復(fù)上述步驟 。步驟3：數(shù)據(jù)查詢(xún)與計(jì)算。查表獲取線寬：根據(jù)分辨率板號(hào)（如A3）和單元號(hào)（如13），查表得到對(duì)應(yīng)線寬b（例如b=20μm） 。

計(jì)算角分辨率：

其中，fc為平行光管焦距（例如fc=1200mm），則：

理論值對(duì)比：根據(jù)望遠(yuǎn)物鏡入瞳直徑D，計(jì)算理論分辨率（α理論=140/D），評(píng)估實(shí)測(cè)值是否達(dá)標(biāo)。

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 。

人眼主觀性：不同觀察者判定“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）提高客觀性 。