《分辨力板校準規(guī)范》（代替JJG827-1993）

中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范

JJFXXXX—XXXX

分辨力板校準規(guī)范

CalibrationSpecificationforResolutionTarget

XXXX–XX–XX發(fā)布XXXX–XX–XX實施

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布

JJFXXXX—XXXX

分辨力板準規(guī)范

1范圍

本規(guī)范適用于分辨力板的校準。

2引用文件

本規(guī)范引用了下列文件：

JJF1071《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》

GB/T13962—2005《光學(xué)儀器術(shù)語》

GB/T19953-2005數(shù)碼照相機分辨率的測量

GB/T6161-2008縮微攝影技術(shù)ISO2號解像力測試圖的描述及其應(yīng)用

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范。凡是不注日期的引用文件，

其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。

3概述

分辨力板主要用于測量光學(xué)零部件、望遠系統(tǒng)、顯微鏡、投影物鏡、照相機及數(shù)碼

相機、縮微系統(tǒng)等的分辨能力。由于各類系統(tǒng)的應(yīng)用不同，工作條件不同，要求不同，

所以設(shè)計制作的分辨力圖案在形式上也不一樣，分辨力板按照圖案形式分為有以下幾種

常見形式。

1）A型分辨力板即符合ZBN35003-89標準的分辨率板，A型分辨力板的圖案由

線寬遞減的25個線條組合單元，菱形圖案，以及兩對短線標記組成（見圖1）A型分辨

力板相鄰兩單元的線條寬度的公比為1/。A型分辨力板的每一條線組合單元均由相

鄰互成45°的4組明暗相間的平行線條組成。一套A型分辨力板通常由A1-A7七塊分辨

力板組成。

2)B型分辨力板B型分辨力板的圖案如圖2所示，為明暗相同的楔形線組成的圓狀

輻射形圖案。一套B型分辨力板通常由三塊組成，有時也獨立應(yīng)用。

1

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圖1A型分辨力板的圖案圖2B型分辨力板的圖案

3)USAF1951分辨力板

USAF1951分辨力板圖案如圖3所示，美國空軍1951年分辨力測試圖案在國際上是

檢測垂直與水平分辨力的比較通用標準，是符合MIL-STD-150A標準的分辨力測試圖案，

由美國空軍于1951年創(chuàng)建。

圖3USAF1951分辨力板圖4縮微系統(tǒng)ISO2號測試圖

4）縮微系統(tǒng)ISO2號分辨力板

圖4為縮微系統(tǒng)ISO2號分辨力測試圖案，分辨力梯級序列從1.0開始，依照

GB/T321-2005給出的R20系列優(yōu)選值排列。

2

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除了上述幾種分辨力板外，還有北京電影機械研究所的SH-I型攝影鏡頭分辨力測試

板，符合ISO12233標準的分辨力板。隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的不斷提高，分辨力板

包括正片(深色圖案，透明背景)和負片(深色背景，透明圖案)兩種類型。正片適用前向照

明和普通應(yīng)用，負片適用于后向照明以及高強度照明應(yīng)用。除了透射型分辨力板外，還

出現(xiàn)了反射型分辨力板。

無論分辨力板圖案形式如何變化，分辨力圖案總是有如下基本特點:

1）明暗線之間的透（或反）射比分布均為方波分布。

通常分辨力圖案是高對比圖案，即對比度

II

C=maxmin（1）

ImaxImin

式中，Imax和Imin分別為分辨力板來亮暗條紋的光強。此時=0，或者相對于

為無窮小量，則對比度C=1；低對比分辨力圖案的相對于不可忽略，此時對比度

不為1。

2）明線線條與暗線線條寬度相同。通常記寬度為b；相鄰兩明（或暗）線條中心間

距稱為線條中心距。線條中心距等于線條寬度的2倍，即有=2b。

-1

有時分辨力也用空間頻率表示，即每毫米線對數(shù)N0單位為mm，也表示為LP/mm。

1

即有N0=（2）

4計量特性

4.1基線間距允差

基線間距允差見表1

分辨力板號A1A2A3A4A5A6A7

基線間距（mm）19.29.64.82.41.20.90.6

間距允差（μm）±48±24±12±6±3±2.2±1.5

4.2線寬允差

對于A型分辨力板通常情況下按照表1進行校準。

3

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表1A型分辨力板線寬允差要求

分辨力板號校準單元號線寬（μm）線寬允差（μm）

1160±16

5127±12

A19101±10

1380±8

2540±4

其他類型分辨力板的線寬通常按照單元號等差遞增3號進行校準。

4.3線條中心間距允差

分辨力板號校準單元號線條中心間距（μm）線寬允差（μm）

1320±16

5254±12

A19202±10

13160±8

2580±4

1160±8

5127±6

A2

9101±5

1380±4

180±6

A3563.5±5

950.4±4

140±4

A4

531.7±3

A5120±2

A6115±2

A7110±1.5

其他類型分辨力板的中心距通常按照單元號等差遞增3號進行校準。如果沒有名義中

心距通常對所有空間頻率的線對進行中心距校準。

4.4B型分辨力板的楔角偏差

4

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B型分辨力板的楔角允差為±20′。

4.5光密度差或?qū)Ρ榷?/p>

明暗線條的高對比光密度差至少大于1.5或?qū)Ρ榷却笥?.94

低對比單向密度0.45～0.55，漫射密度0.27～0.37或者對比度約0.5

注：以上指標不用于合格性判定，僅供參考。

5校準條件

5.1環(huán)境條件

環(huán)境溫度為(20±3)℃，相對濕度不超過85％。

分辨力板在校準環(huán)境下平衡時間不得少2h，校準儀器在校準環(huán)境下平衡時間不得少8h。

5.2測量標準及其他設(shè)備

5.2.1放大鏡

放大鏡視覺放大率至少具有6倍；

5.2.2顯微鏡

顯微鏡至少具有4、10、40倍三個倍率的物鏡；

5.2.3工具顯微鏡或者激光比長儀

1）具有影像測量功能工具顯微鏡：

在100mm范圍內(nèi)MPE:0.003mm；至少具有50倍或者50倍以上的顯微物鏡，使用高倍物

鏡影像測量功能時MPE：0.5μm。

2）激光比長儀：MPE為0.5μm。

5.2.3萬能工具顯微鏡或投影儀

角度MPE:6′；

5.2.4密度計或測微亮度計

1）密度計：在（0.0～2.0﹞時MPE為±0.02；

2)測微亮度計：亮度MPE為±2.5%，線性誤差0.5%；

在φ5mm的區(qū)域內(nèi)均勻性為0.98的積分球面光源。

6校準項目和校準方法

5

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6.1校準項目

6.1.1基線間距允差

6.1.2線寬允差

6.1.3線條中心距允差

6.1.4楔角偏差

6.1.5光密度差或?qū)Ρ榷?/p>

注：校準項目根據(jù)被校儀器類型及客戶需要校準。

6.2校準方法

6.2.1外觀及表面質(zhì)量檢查

用6倍放大鏡觀察分辨力板，分辨力板應(yīng)標有分辨力板號，單元號；字母，數(shù)字和基

線上的疵病不得影響使用。

選擇合適倍率的物鏡，用顯微鏡觀察，分辨力板允許有如下疵病:

麻點直徑應(yīng)小于二分之一線寬，暗線上的亮點與亮線上的暗點分別不超過10μm和

30μm，麻點數(shù)量在整塊分辨板上不得多于10個，每一單元內(nèi)不得多于2個。

擦痕寬度小于五分之一線寬，最大長度不得大于8μm，長度不得大于線條長度，數(shù)量

在整塊分辨板上不得多于4條，每一單元內(nèi)不得多于2條。

線條局部疵?。ㄈ缛笨冢剐?，凹形）寬度不得大于三分之一線寬，長度不得大于兩

倍線寬，數(shù)量在整塊分辨板上不得多于10處，每一單元內(nèi)不得多于2處。

明暗線寬差應(yīng)小于線寬的五分之一。

6.2.2基線間距允差

基線間距允差可采用表2中第二列中的工具也可以采用第3列中工具

A1-A3板工具顯微鏡

A4板工具顯微鏡影像測量儀+3倍物鏡

激光比長儀

A5板工具顯微鏡影像測量儀+10倍物鏡

A6-A7板工具顯微鏡影像測量儀+50倍物鏡

6

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校準時，將分辨力板安放在工作臺上，更換合適的顯微物鏡，并調(diào)焦清晰，使得圖

案基線端頭連線與工作臺運動方向平行，然后將目鏡或圖像顯示區(qū)域分劃線對準基線的

中心，置零再使分劃線對準右邊一條基線的中心，得讀數(shù)a即得該對基線的間距一次測

量值，每對基線測量三次，記為a1，a2，a3取三次平均值，即為該基線間距的實測值。

按公式（3）計算基線偏差。

aaa

123-a（3）

3

—基線間距實測值與標稱值的偏差，μm

a1，a2，a3—基線間距的實測值，μm；

a—線條寬度名義值，μm；

基線偏差應(yīng)符合4.2的要求。

6.2.3線條寬度允差

采用影像測量功能的工具顯微鏡或者激光比長儀對分辨力板的暗線條寬度進行校準。

校準時，將分辨力板安放在工作臺上，將顯微物鏡更換為50倍或50倍以上物鏡，并調(diào)焦

清晰，使得圖案兩側(cè)端頭連線與工作臺運動方向平行，然后將目鏡或圖像顯示區(qū)域分劃線

對準線條的左側(cè)置零，再次對準暗線條右側(cè)，即為該對應(yīng)線條寬度的一次測量值(見圖5)。

對同一單元號任意不同暗線條測量線條寬度3次，則線條寬度允差為

分別記為a1，a2，a3取平均值作為該線條寬度的實測值，按公式（4）計算相對偏差。

（4）

式中：

—線條寬度實測值與標稱值的偏差，μm

a1，a2，a3—線條寬度的實測值，μm；

a—線條寬度名義值，μm；

線寬允差應(yīng)符合4.2的要求。

沒有給定標稱線條中心距的分辨力板，校準時應(yīng)直接校準對應(yīng)分辨力板對應(yīng)編號的

線寬；對于給定名義線寬的分辨力板，則給出線寬偏差。

7

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圖5線條寬度測量示意圖

6.2.4線條中心距允差

采用影像測量功能的工具顯微鏡或者激光比長儀對分辨力板的線條中心距允差進行

校準。

校準時，將分辨力板安放在工作臺上，將顯微物鏡更換為合適倍率的物鏡，并調(diào)焦清

晰，使得圖案兩側(cè)端頭連線與工作臺運動方向平行，然后將目鏡或圖像顯示區(qū)域分劃線對

準線條的左側(cè)置零，再次瞄準第N對暗線條左側(cè)，對同一單元號3次，分別記為a1，a2，

a3，則線條中心間距允差為

aaa

123-a（5）

3N

式中：

—線條中心距實測值與標稱值的偏差，μm

a1，a2，a3—N對線條中心間距實測值，μm；

N—測量時所選取的測量線對數(shù)，通常N盡可能選取較大的值；

a—線條中心間距名義值，μm；

線條中心距允差應(yīng)符合4.3的要求。

沒有給定標稱線條中心距的分辨力板，校準時應(yīng)直接校準對應(yīng)分辨力板對應(yīng)編號的

線條中心距；對于給定名義線條中心距的分辨力板，則給出線條中心距偏差。

8

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圖6線條中心距測量示意圖

6.2.5B型分辨力板的楔形線楔角

采用萬能工具顯微鏡或投影儀對B型分辨力板的楔形線楔角進行校準。

測量時嫁給你分辨力板置于儀器的工作臺上，調(diào)焦清晰。使測角目鏡分劃板中心與

分辨力板中心重合，然后轉(zhuǎn)動測角目鏡分劃線，一次與楔形線的兩邊緣重合，記下角度

a1與a2，即為該楔形楔角的一次測量值b=a1-a2，測量三次，記b1，b2，b3，任選三條楔

形線，三次楔形線楔角的共有b1，b2，b3，……b9九個數(shù)據(jù)。

按公式（6）計算相對偏差。

9

bn

n1-b（6）

9

式中：

—楔形線楔角實測值與標稱值的偏差，μm

b1，b2，b3，……bn—楔形線楔角的實測值，μm；

b—楔形線楔角名義值，μm；

各種B型分辨力板的楔形線楔角允差應(yīng)符合4.4的要求。

6.2.6光密度差或?qū)Ρ榷炔?/p>

采用密度計進行密度差校準，或者采用測微亮度計對分辨板亮明暗線對進行對比度

的校準。當密度標記圖案的尺寸或者分辨力板最大線寬較小無法使用密度計進行校準時，

9

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應(yīng)使用測微亮度計進行對比度的校準。當分辨力板的具有密度標記圖案時，應(yīng)校準密度

圖案與相鄰明亮區(qū)域的密度差或者對比度。

光密度的校準:采用密度計對密度標記圖案或者分辨力板暗線和背景分別進行密度

測量。

對比度校準，使用積分球面光源將分辨力板照明。使用測微亮度計分別測量密度標

記圖案或者分辨力板暗線和背景的亮度得Imax和Imin，利用公式（1）計算對比度，重復(fù)

測量三次，得到整個分辨力板的對比度。

各種分辨力板的密度或者對比度應(yīng)符合4.5的要求。

7校準結(jié)果表述

校準結(jié)果以校準證書（或校準報告）的形式給出。校準證書至少應(yīng)包括下列信息：

a）標題：“校準證書”；

b）實驗室名稱和地址；

c）進行校準的地點（如果與實驗室的地址不同）；

d）證書或報告的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數(shù)的標識；

e）客戶的名稱和地址；

f）被校對象的描述和明確標識；

g）進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的接

收日期；

h）如果與校準結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進行說明；

i）對校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識，包括名稱及代號；

j）本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；

k）校準環(huán)境的描述；

l）校準結(jié)果及其測量不確定度的說明；

m）對校準規(guī)范的偏離的說明；

n）校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標識；

o）校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；

p）未經(jīng)實驗室書面批準，不得部分復(fù)制證書的聲明。

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8復(fù)校時間間隔

分辨率的復(fù)校時間間隔建議一般不超過3年。由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使

用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實際使用情

況自主決定復(fù)校時間間隔。

11

附錄A

線條中心距偏差校準不確定度評定示例

依據(jù)JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》的要求，以標稱值為320μm的線

對組為例，給出線條中心距偏差校準結(jié)果測量不確定度評定過程。其中包括各分量標準不

確定度評定、合成標準不確定度以及擴展不確定度評定等。

C.1建立測量模型

a

-a（1）

N0

式中：

—線條中心間距實測值與標稱值的偏差，μm

a—N對線條中心間距實測均值，μm；

N—測量相應(yīng)單元的暗線條數(shù)；對于標稱值為320μm的分辨力板，N=5

a0—線條中心間距名義值，μm；

C.2合成標準不確定度的計算公式

根據(jù)測量模型和不確定度傳播律，中心間距偏差的合成標準不確定度uc為：

22

u()ua+ua

c0(C.2）

aa0

式中：ua為測量平均值引入的標準不確定度

ua0為由名義值引入的標準不確定，

1

靈敏系數(shù)：c；c0

12

aNa0

C.2分量標準不確定度評定

C.2.1線條中心間距測量重復(fù)性引入的標準不確定度1

用工具顯微鏡對分辨力板中心間距A11單元分辨力進行10次獨立重復(fù)測量，測量數(shù)據(jù)

如表C.1所示。根據(jù)貝塞爾公式計算單次測得值的實驗標準偏差。

12

1n

sD=（x-x）23.3m

(C.3）

n-1i=1

校準時以3次測量的平均值作為最佳估計值，所以：

==1.8μm

us3(C.4）

表C.1校準數(shù)據(jù)單位：m-1

校準點測量值平均值標準偏差

16251626162416201629

3201624.43.3

16241630162416221620

C.2.3工具顯微鏡測量不準確引入的標準不確定度

由于工具顯微鏡的最大允許誤差為±3.0μm，認為測量結(jié)果呈均勻分布，則由其引入

的B類標準不確定度分量為：

31.μm

C.2.4線條中心間距測量引入的標準不確定度u

u1μm

C.3合成標準不確定度

各不確定度分量見表1。

表1線條中心間距相對偏差校準結(jié)果不確定度分量

序號不確定度來源不確定度分量

1’2.5μm

線條中心間距引入的標準不確定度u1

合成標準不確定度為：（）0.5μm

C.4擴展不確定度

取包含因子k=2，則擴展不確定度U為：20.μm，2

13

附錄B分辨力板校準原始記錄格式（一）

原始記錄編號：證書編號：

客戶名稱：

客戶地址：

樣品名稱：型號規(guī)格：

出廠編號：制造廠：

分辨力板類型：A型B型USAF1951型縮微型

所依據(jù)的技術(shù)文件：JJFXXXX-XXXX分辨力板校準規(guī)范

所使用的主要計量器具：

器具名稱：型號規(guī)格：編號：證書編號：MPE：

實驗室環(huán)境條件：溫度：℃相對濕度：%

1.外觀：2.表面質(zhì)量：

3.基線間距偏差基線間距偏差校準結(jié)果的不確定度

4.線條寬度

校準結(jié)果

名義線寬測量結(jié)果（μm）

單元號的不確定

（μm）

測量1測量2測量3均值線寬偏差度

1160

5127

9101

1380

2540

14

分辨力板校準原始記錄格式（二）

4線條中心間距校準結(jié)果：

名義中測量結(jié)果（μm）校準結(jié)果

板單元

心間距的不確定

號號線條中心

（μm）N測量1測量2測量3均值度

間距偏差

1320

5254

A19202

13160

2580

1160

5127

A2

9101

1380

180

A3563.5

950.4

140

A4

531.7

A5120

A6115

A7110

5對比度

板號A1