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对光学镜头​的评价
- 2019-09-06 -

光学镜头的评价

1、光学传递函数

什么是MTF?

       光学传递函数(optical transfer function)是指以空间频率为变量,表征成像过程中调制度和横向相移的相对变化的函数。光学传递函数是光学系统对空间频谱的滤波变换。一个非相干照明的光学成像系统,像的强度也是线性的,满足叠加原理。在我们评价镜头好坏是,不但要考虑低频、中频和高频的调制传递函数(MTF)的大小,还要全面评价对应于不同视场的一系列传递函数曲线。轴外视场对于水平方向(子午方向)放置的余弦光栅和垂直方向(弧矢方向)放置光栅的调制传递函数并不相同,所以要同时考察子午MTF和弧矢MTF。一般说来,调制传递函数曲线整体越高,系统的成像质量越好。


       mtf是综合评价透镜图像质量的标准。通常,mtf坐标曲线的y轴是一个数值(0-1),x轴是一个空间频率(lp/mm),即多少“线对”。低频评价图像的对比度(对比度),高频则是检查镜头的清晰度和分辨率,即分辨细节的能力。例如照相镜头,通常用10lp/mm来检查对比度效果,一般mtf值大于0.7,高频检查为30lp/mm,通常在半视场大于0.5,边缘视场大于0.3。(奥地利艺术和技术)


      对于一些光学仪器或工业镜头,对高频有更高的要求,那么如何计算我们要研究的高频呢?其实很简单:

频率=1000/(2 x传感器像素大小)

如果你使用的传感器像素尺寸是5um,那么mtf的高频应该是100lp/mm,mtf的测量值高于0.3,那就是更好的镜头。


2、畸变

由于mtf不能反映畸变的像差,所以分别提出了畸变。

畸变,就是变形,分为枕形畸变和桶形畸变。

       畸变与视野有关。视场角度越大,失真越大。常规摄影镜头和监视镜头的畸变在3%以内,广角镜头的畸变在10%-20%之间,鱼眼镜头的畸变在50%-100%之间。


所以,如果你决定你想要什么样的镜头,你应该控制多少失真?

       首先,确保你的镜头被使用,如摄影或监视,所以允许小于3%的失真。如果您的镜头用于测量,失真应小于1%,甚至更低,这取决于您的测量系统允许的系统误差。


此外,还有许多镜头评价方法。例如,我们将在下一章介绍如何使用ALI SPOT来评估镜头。


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