线扫镜头MTF曲线图解读

In: 镜头知识 On: Monday, October 22, 2018 Hit: 226

导读:MTF是Modulation Transfer Function(调制传递函数)的首字母缩写,是描述镜头性能的方式之一,通过MTF曲线可评判镜头还原对比度的能力。本文带来线扫镜头MTF曲线图的解读。

  MTF是Modulation Transfer Function(调制传递函数)的首字母缩写,是描述镜头性能的方式之一,通过MTF曲线可评判镜头还原对比度的能力。本文带来线扫镜头MTF曲线图的解读。

  一、MTF曲线简介:

  MTF是Modulation Transfer Function(调制传递函数)的首字母缩写,是描述镜头性能的方式之一,通过MTF曲线可评判镜头还原对比度的能力。

  MTF曲线可体现一款镜头的综合性能,基本上对于任何一款镜头而言,随着线对的逐渐增加(可简单理解为随着精测精度的逐渐提高),对比度均呈逐渐下降的趋势,所以我们通常看到的MTF曲线都是一条条逐渐往下掉的线条。

  二、MTF曲线解析:

      下图是DZO东正光学的8K线扫镜头LS8056A的MTF曲线图,横坐标表示空间频率,单位是lp/mm,纵坐标表示对比度,最大值1表示像和物的清晰度完全一致。

  图中不同颜色的线条对应像面上不同的半径位置,从中心至边缘,最大像场半径是32mm,因此该镜头的最大支持靶面可达φ64mm。

  通常镜头的中心成像质量要优于边缘,在MTF曲线上体现为中心0mm对应的线条相对其他线条位置要高些,而边缘像场32mm线条位置最低。另一方面,当中心至边缘对应的线条(这里的0mm、6mm、12mm、24mm和32mm对应的)越集中,表明镜头中心至边缘成像一致性越好。

  下面说一下如何从MTF曲线图判断镜头支持的像元大小,取对比度0.3对应的纵坐标值,见图中红色虚线,可以看出该镜头对比度为0.3时对应的线对为100lp/mm,根据耐奎斯特定律,像元为1000/(100*2)=5u,因此这款镜头支持的像元为5u,进一步,我们可以得到物方分辨率,图中MTF曲线在是0.3倍情况下的,那么物方分辨率=像元/倍率=5/0.3=16.7u。

      值得注意的是,上面的MTF图是针对光圈5.6和倍率0.3时的情况,很多客户不清楚,其实对于一款镜头来说,不同光圈、不同倍率对应的MTF都不同,如下图所示:

  

      镜头设计是针对最大光圈、中心倍率进行优化,因此这个时候的MTF曲线也是最好的,随着镜头的使用倍率偏离中心倍率越大,MTF曲线是逐渐变差的过程,反映到成像上,像质也是逐渐变差的过程。

  三、MTF曲线和MTH曲线之间的关系:

  通常,在各镜头公司产品手册上,我们更多见到的是MTH曲线图,这里的H是指像高,MTH曲线中的横坐标是指像面半径,和MTF曲线相比,更容易看出镜头支持的像面大小,纵坐标仍旧是对比度。

      其实我们可以根据MTF图绘制MTH图,值得注意的是MTH图中不同颜色的线条对应不同的线对,很明显,如果曲线越高越平直,则表明镜头的分辨率、中心边缘一致性越好。

  四、总述:

  综上所述我们可以得出以下结论:

  1)通过MTF曲线可以得知以下信息:

  a、镜头支持的像面大小;

  b、镜头支持的像元大小;

  c、镜头中心和边缘的成像一致性情况。

  2)同一款镜头,不同光圈及不同倍率下,MTF曲线是不同的。

  3)MTF曲线和MTH曲线之间的关系:

  MTH曲线中的横坐标是指像面半径,和MTF曲线相比,更容易看出镜头支持的像面大小,纵坐标仍旧是对比度。

Tags: MTF曲线

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