¿Cómo probar la calidad de imagen con una cámara enfocada al infinito?

Este tipo de prueba normalmente se realiza con un sistema óptico conjugado infinito. Un ejemplo de esto es un/un (auto)colimador.

Los colimadores y los autocolimadores se pueden usar indistintamente para la tarea de probar una lente en el infinito. El procedimiento de prueba es simple.

1. Obtenga un (auto)colimador que esté enfocado al infinito y contenga un objetivo de poder de resolución
2. Enfoque la cámara en la imagen de distancia "infinita" del colimador
3. Leer el poder de resolución indicado por el objetivo

Este sistema tiene la ventaja de no solo medir el poder de resolución en el infinito sino también permitirle enfocar la cámara con la ayuda del colimador. Para usar el colimador para asistir en el enfoque, simplemente realice una búsqueda binaria o progresiva mientras enfoca. La resolución máxima representa un enfoque infinito.

Los autocolimadores también pueden ofrecer la capacidad de enfocar a distancias conjugadas distantes y lejanas. Por ejemplo, con una lente de 300 mm, la distancia hiperfocal podría ser de miles de pies. Un autocolimador correctamente configurado podría enfocarse a una distancia específica para permitirle enfocar.

Los colimadores se pueden encontrar en eBay por un par de cientos y, si no se dañan, tienden a durar para siempre. Edmund Optics y Thor Labs tienen colimadores en un rango de $ 1k. Newport es un proveedor de gama media. El Cadillac de los colimadores de producción es el Moller Wedel, pero espere pagar por esa calidad.

Un sistema de fuente puntual proyecta un haz de luz colimado en su cámara. Al medir la difracción a través de una medición PSF de la imagen producida por la cámara, se puede generar un valor MTF. Los sistemas que usan fuentes puntuales generalmente incluyen un goniómetro para pruebas fuera del eje, pero eso no es estrictamente necesario.

Es posible construir su propia fuente puntual utilizando una bombilla normal (preferiblemente LED) y el ocular colimador de un telescopio. La precisión de su dispositivo será producto de sus instalaciones para la alineación y calibración del equipo de enfoque. La medición de PSF/MTF es bastante fácil de implementar si tiene conocimientos de informática y tiene acceso a las imágenes sin procesar. OpenCV y varias distribuciones de Python incluyen bibliotecas para realizar dicha tarea.

El costo de un sistema de este tipo podría ser tan bajo como $ 50 (el costo del ocular), suponiendo que ya tenga una plataforma de hardware y una computadora adecuadas. Por otro lado, la prueba de enfoque de fuente puntual generalmente se considera la forma más precisa de prueba del sistema óptico (la mayoría de la metrología utiliza fuentes puntuales), por lo que hay una variedad de sistemas comerciales. El más barato es probablemente alrededor de $ 5k y los precios oscilan hasta $ 1 millón, incluidos los sistemas realmente impresionantes de Optikos y Trioptics.

Los espejos ópticos son la solución más sencilla. Si el tamaño de su sala limpia representa una gran fracción (digamos, 1/2 o 1/4) de su distancia hiperfocal, considere usar espejos. 1 espejo te permitirá duplicar la distancia a tu objetivo y puedes seguir agregando espejos. Utilice espejos de alta calidad como los espejos ópticos de primera superficie. Recomiendo aluminio mejorado para aplicaciones visibles debido a su desempeño superior en la región azul. Para muchos pliegues (más de 3) considere aumentar la calidad de los espejos a 7/lambda o 10/lambda.

Cuanto mayor sea la distancia focal de la lente, menor será el espejo necesario, pero mayor será la calidad para que coincida con el mayor poder de resolución angular. Para determinar el tamaño del espejo óptico necesario, imagine su objetivo a través de un espejo portátil o de pared. Marque los bordes de su objetivo de poder de resolución con cinta utilizando una transmisión en vivo de la cámara para juzgar los límites de recorte. Luego puede medir el área encintada.

Los espejos ópticos se pueden obtener por un par de dólares, pero sugiero buscar un nivel razonable de calidad en algo más de 1 pliegue. Como tal, espere pagar entre $ 30 y $ 90 por espejo. Los laboratorios Edmund Optics o Thor son buenas fuentes para nuevos espejos. Evite comprar espejos nuevos en eBay o Amazon, donde las falsificaciones son comunes. Los espejos científicos usados, sin embargo, tienden a ser de alta calidad y es fácil ver si algo anda mal con el espejo en una imagen del mismo.

Infinito (del latín hasta donde alcanza la vista) ópticamente es cuando la luz llega desde un objeto como rayos paralelos. Como regla general, esta distancia será unas 3000 veces el diámetro de la pupila de entrada. A todos los efectos, la pupila de entrada es el diámetro del diafragma del iris (apertura). Puede medir el diámetro de la pupila de entrada iluminando la lente con una linterna con un haz de luz desde atrás. Coloque un trozo de papel blanco delante de la lente. Mide el diámetro del círculo proyectado que juega en el papel. También puedes calcular el diámetro de la pupila de entrada. Divida la distancia focal por el ajuste del número f. Así, un objetivo de 20 mm que funciona a f/8 tiene una pupila de entrada de 2,5 mm de diámetro. El infinito para este amarre es 2,5 X 3000 = 7500 mm = 7,5 metros = 295 pulgadas = 25 pies.

Si nada de esto funciona para usted, adquiera un pequeño telescopio o binocular. Enfóquelos para que un objeto sea nítido para su ojo. La naturaleza de la óptica hace que la luz salga como rayos paralelos. Permite que su cámara mire a través del telescopio. Coloque la cámara de modo que la lente de la cámara casi toque el ocular del visor. La lente de la cámara puesta al infinito; este latigazo simula el infinito.