USAF-Auflösungstesttafel von 1951

Eine USAF-Auflösungstesttafel von 1951 ist ein mikroskopisches optisches Auflösungstestgerät, das ursprünglich durch den US-Luftwaffenstandard MIL-STD-150A von 1951 definiert wurde. Die Tafel bietet zahlreiche kleine Zielformen mit einer abgestuften Anordnung präziser Ortsfrequenzmuster . Sie wird häufig in optischen Laboren zur Analyse und Validierung von Bildgebungssystemen wie Mikroskopen , Kameras und Bildscannern eingesetzt . ^{[ 1 ]}

Das vollständige Standardmuster besteht aus neun Gruppen mit jeweils sechs Elementen; insgesamt umfasst die Serie also 54 Zielelemente. Jedes Element besteht aus drei Balken, die ein minimales Ronchi-Raster bilden . Diese 54 Elemente sind in einer standardisierten Reihe logarithmischer Schritte im Ortsfrequenzbereich von 0,250 bis 912,3 Linienpaaren pro Millimeter (lp/mm) angeordnet. Die Elementreihe deckt den Bereich des Auflösungsvermögens des bloßen Auges bis hin zu den Beugungsgrenzen der konventionellen Lichtmikroskopie ab .

Kommerziell hergestellte Geräte bestehen typischerweise aus einem transparenten, quadratischen Glasplättchen mit einer Kantenlänge von 50 mm (2 Zoll). Das Plättchen wird mittels Fotolithografie aus metallischem Chrom mit dem Standardmuster bedruckt, das fotografisch von einer großen Mastervorlage verkleinert wurde. Die Plättchen sind als fotografische Positiv- oder Negativdrucke erhältlich , um die optimale Anpassung an die in verschiedenen Testverfahren verwendete Beleuchtungstechnik zu gewährleisten. Eine kostengünstigere, vereinfachte Version lässt die beiden kleinsten Gruppen in der Mitte des Musters (Gruppen 8 und 9) aus, da die Lithografie in diesem Maßstab aufwändig ist und die Gruppenelemente eine Auflösung aufweisen, die für viele bildgebende Anwendungen nicht ausreicht.

Die laterale Ortsauflösung eines Bildgebungssystems wird durch die Bestimmung des kleinsten Elements gemessen, in dem im Bild des Objektträgers noch drei deutliche Peaks erkennbar sind (ein minimaler Kontrast kann für einen entsprechend konservativeren Wert festgelegt werden, dies ist jedoch keine Anforderung des ursprünglichen MIL-STD-150A-Standards). Die ungefähre Halbwertsbreite der Punktspreizfunktion und der Abstand, in dem zwei Punkte gleicher Intensität (mit einem Signalminimum dazwischen) unterschieden werden können, wird durch die Gitterperiode (auch Linienpaarbreite genannt) und nicht durch die Breite einer einzelnen Linie bestimmt. ^{[ 2 ]}

Die Bezeichnung dieses Elements wird vom Beobachter notiert (jede Gruppe und jedes Element innerhalb einer Gruppe wird mit einer einzelnen Ziffer gekennzeichnet). Dieses Ziffernpaar gibt die Zeilen- und Spaltenposition eines bestimmten Elements in der Serientabelle an, woraus sich wiederum die Ortsfrequenz jedes Elements und somit die verfügbare Auflösung des Systems ergibt.

Eine analytische Charakterisierung der Auflösung als Modulationsübertragungsfunktion ist durch Auftragen des beobachteten Bildkontrasts als Funktion der verschiedenen Ortsfrequenzen der Elemente möglich. Optische Aberrationen im Abbildungssystem lassen sich leicht erkennen und charakterisieren, indem die Elemente innerhalb des Sichtfelds des Abbildungssystems verschoben und gedreht werden.

Das gängige MIL-STD-150A-Format besteht aus sechs Gruppen in kompakter Spiralanordnung mit drei Lagen. Die beiden größten Gruppen, die die erste Lage bilden, befinden sich an den Außenseiten. Die kleineren Lagen bestehen aus sich wiederholenden, zur Mitte hin immer kleiner werdenden Gruppenpaaren. Jede Gruppe besteht aus sechs Elementen, nummeriert von 1 bis 6. Innerhalb derselben Lage sind die ungeraden Gruppen von 1 bis 6 fortlaufend von der oberen rechten Ecke angeordnet. Das erste Element der geraden Gruppen befindet sich unten rechts in der Lage, die restlichen 2 bis 6 links. Die Maßstäbe und Abmessungen der Balken werden durch den Ausdruck angegeben.

${\displaystyle {\text{Auflösung (lp/mm)}}=2^{{\text{Gruppe}}+({\text{Element}}-1)/6},}$

Die folgende Nachschlagetabelle ist in der Regel jedoch praktischer. Das Linienpaar (lp) besteht aus einer schwarzen und einer weißen Linie.

• 
  USAF-Karte von 1951, Vektorformat
• 
  SilverFast USAF 1951 Auflösungsziel von LaserSoft Imaging

• USAF-Zielsegment von 1951 , in optischer Auflösung

• efg's Tech Note: USAF 1951 and Microcopy Resolution Test Charts.
• Eine Auflösungstabelle der USAF von 1951 im PDF-Format wurde von Yoshihiko Takinami bereitgestellt . Diese Tabelle sollte so ausgedruckt werden, dass die Seitenlänge des Quadrats des ersten Elements der Gruppe -2 10 mm beträgt.
• USAF-Resolution von 1951 – Zielsetzung: Weitere Erläuterungen und Beispiele
• Koren 2003 : Norman Korens aktualisierte Auflösungstabelle besser geeignet für die Computeranalyse