把透镜MTF纳入考虑范围

技术分类: 测试与测量  | 2008-07-02
作者:Jon Titus,Test & Measurement World特约技术编辑

  许多视觉系统设计者都了解基本的图像失真的影响以及如何纠正它们,但他们也许还需要考虑透镜的调制转移函数(MTF)。MTF 描述了透镜如何影响对比度信息,以及图像因此看起来如何“锐利”。因此,如果人们计划测量边沿位置、元件布局或尺寸,就应注意透镜的 MTF。

  这些测量 MTF 的测试利用了由交替的黑白线条组成的目标,线条宽度逐渐缩短。线条“频率”可能从每毫米数条到数百条不等。完美的透镜会把这些空间频率信息传递给图像传感器,而不会使对比度信息失真。因此,人们总会测量到 100% 的 MTF,或黑白线条之间的满度对比度差异。

图这些带子表明某5个MTF值是如何影响相同黑白图案的图像的许多测试使用交替的黑白条而该测试使用了由扫频正弦函数创建的黑白图案


  遗憾的是,任何人都无法制造出完美的透镜,因此所有图像都在黑白渐变时表现出某种灰色。但是宽线条仍可提供 100% 的 MTF,这是因为交替线条的中心看起来是纯白或纯黑的。随着线条变窄,图像会失去对比度,黑白线条会模糊,且看起来较灰。更窄的黑白线条看起来完全是灰色,再也无法区分它们。由于对比度信息没有到达图像传感器,因此 MTF 现在等于 0%。作为类比,不妨想想通过低通滤波器的某个扫频方波。在低频条件下,信号看起来相当好,而在高频时,信号消失了。

  一些透镜供应商提供了 MTF 值的绘图。一张典型图显示了图像中心的 MTF 与空间频率的对比情况(轴上)。一些图可以表明 MTF 与透镜中轴距离之间的关系。MTF 随着离轴距离的增加而降低。透镜孔径设置(即光圈值)可能会影响 MTF,因此需要了解当初用于创建 MTF 图的测试条件。在查看 MTF 图时,应确保自己知道轴上的线条单位或空间频率。厂商将规定每毫米的线条或成对线条。10 对线条等于 20 条线。如果无法获得 MTF 图,则可运行如 Imatest(www.imatest.com)之类的程序,它们将执行 MTF 和其他许多透镜及图像测试。

  Luminous Landscape 摄影网站表示,20 线/mm 时的 MTF 值越大,透镜的对比度再现能力越好。60 线/mm 时的 MTF 值越大,透镜的分辨能力和主观锐度就越好。一般而言,20 线/mm 时 MTF 大于 80% 的透镜将产生优异的图像。MTF 在 79% 和 60% 之间的透镜应被看作刚刚令人满意。
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