前言MTF可以衡量镜头在特定分辨率下保持对比度的能力并用图形表示以便于用户解读。不妨学习如何看懂MTF图比较镜头的分辨能力优化您的选型。1 什么是MTF调制传递函数MTF调制传递函数是衡量光学系统将对比度从物体传递到图像的能力。它描述了镜头在特定分辨率下的对比度水平例如X轴数值(lp/mm)和Y轴数值(%)的对应关系。每毫米的线对数(lp/mm)是一种测量单位它指的是在每一毫米的图像中可分辨出多少对交替的深色和白色线条即线对。例如■ 如果数值是1 lp/mm则表示在1 mm的距离内有1对线条每条线之间的距离为0.5 mm。■ 同样10 lp/mm表示在1 mm内有10对或20条线每条线之间的距离为0.05 mm。■ 按照同样的逻辑100 lp/mm的线间距为5 µm (0.005mm)。就分辨率而言lp/mm的数值越高表明光学系统能够捕捉到的细节就越精细。因此可分辨的线对数成为了判断光学系统的一个重要性能标准。实际上线间距越小镜头和相机等光学系统呈现线对的难度就越高如下图所示。镜头需要捕捉这些线条图案并将其投射到芯片上。随着线条间距的减小准确再现线条图案就会变得越来越困难。因此随着线间距变窄通过镜头呈现的黑白线条的对比度也会降低。MTF调制传递函数图能以可视化的形式反映这一现象帮助我们了解镜头在对比度方面再现细节的能力是否足够优秀。图解描述了镜头如何捕捉测试图案并将其投射到芯片上。随着线间距的减小精确再现这些图案的难度就变得越来越具有挑战性。2使用MTF图挑选性能卓越的镜头挑选合适的镜头颇具难度因为通常不容易通过相机或计算机规格等特定参数来确定镜头的性能。因此镜头制造商打造了一种标准方法可在受控环境下衡量镜头性能并将测试结果用作其产品的MTF信息。MTF调制传递函数图不仅对工业用户有所助益对商业用户也同样也有借鉴作用。下图是商业用户包摄影业余爱好者或职业摄影师用户通常使用的MTF图示例。这类用户使用MTF图通常是为了快速评估镜头的对比度和清晰度而不是进行精确测量。对于工业镜头用户我们强烈建议更积极地利用MTF调制传递函数图以便更好地评估镜头的分辨率、对比度性能和成像质量的一致性。在本文中我们将详细介绍MTF图并与您分享如何更好地利用MTF图进行镜头比较。调制传递函数(MTF)与成像质量的关系图解3 MTF图的类型MTF图中绘制了MTF信息便于在评估镜头分辨率时进行可视化显示它还能够以不同的方式呈现。一般来说MTF图可大致分为两大类。第一种类型是按频率绘制的MTF图它以lp/mm每毫米的线对数为X轴。然而此类型的MTF图有一个缺点它无法准确描述镜头在整个芯片上的MTF性能。为了解决这个问题我们引入了第二种图即按像圈绘制的MTF图。在这种图中X轴代表位置从芯片中心开始向边缘移动从而可以更精确地评估镜头在整个芯片上的性能。不过它也有局限性只能检查特定的lp/mm值。因此在大多数情况下这些图会同时各自显示具有代表性的lp/mm值。它们并非不同的MTF图只是呈现信息的方式不同而已。在按频率绘制的MTF图中它显示了图像中捕捉到的物体的对比度与空间频率的函数关系。而在按像圈绘制的MTF图中则显示了在特定lp/mm下从镜头的像圈中心到外部的数值变化。尤其是在大视场情况下这种区别非常实用。接下来我们来深入探讨这两种类型的MTF图。4 如何看懂MTF图按频率绘制的MTF图■ Y轴垂直方向表示MTF值其刻度范围从0到100%或1刻度分别为10%或0.1。■ X轴水平方向表示每毫米周期上的空间频率该单位的缩写为lp/mm表示每毫米的线对数线对即一条黑线和一条白线。■ 使用不同颜色绘制多条线它们分别代表沿着镜头曲率的不同点位例如0.0000 mm是指成像中心而5.5000 mm是指距离成像中心5.5 mm的位置。■ 每种颜色有2条线即T代表切线方向S代表矢状方向。按像圈绘制的MTF图■ Y轴垂直方向表示光学传递函数的系数。■ X轴水平方向指的是到成像中心的距离即0为成像中心。■ 使用不同颜色绘制多条线分别代表不同的lp/mm值。■ 每种颜色有2条线实线表示切线方向虚线表示矢状方向。5 什么是切线和矢状线典型的MTF图包括切线(T)和矢状线(S)。切线(T)也被称为经线它以实线显示切向MTF测量值虚线则显示的是矢状MTF测量值。矢状线表示测试图案的线与一条从像圈中心延伸到角落的线保持平行而切线则垂直于这条对角线。通常实线的MTF值较高因为镜头通常是根据切线方向来制造的。一般来说相似的矢状线和切线特性会产生更一致的图像。这表示如果矢状线和切线在MTF图上相互靠近那镜头产生的图像在X轴水平方向和Y轴垂直方向上的成像性能将更加一致。另一方面如果矢状线和切线在图像上呈发散状态则表示成像效果不一致存在像差现象即镜头散光。在理想情况下这两条曲线应该越靠近越好这样才能获得更具一致性的成像性能。矢状线和切线分辨率相似的MTF图矢状线和切线分辨率不相同的MTF图6 MTF图评估镜头的分辨能力一般来说MTF图的数值越高即表示对比度和分辨率越好这意味着光学系统能够再现图像中的细节。另一方面如果在特定空间频率下的MTF值较低则表示在特定的细节层次上对比度和分辨率均有所下降。接下来在详细了解MTF图之后您就可以对不同制造商的产品进行质量评估和性能比较了或者也可以对同一制造商的不同型号进行对比。请看下面几款镜头型号的MTF图。您能看出它们的分辨能力如何吗镜头A:型号JY-C10-0814-2M-S镜头B:型号JY-C23-0816-2M-S镜头C:型号JY-C125-0818-5M-P比较结果总而言之MTF图是衡量镜头性能的实用指标有助于用户选择合适的镜头。它具备的一些优点如下■ 分辨率评估MTF图提供了量化测量镜头再现细节能力的方法。MTF值越高表示分辨率越高助您选出符合锐度需求的镜头。■ 对比度性能MTF图显示了在不同空间频率下的对比度水平。高对比度对图像清晰度至关重要而MTF图形可帮助您评估镜头在不同条件下的对比度性能。■ 感光芯片各个位置的表现MTF图可让您深入了解镜头在整幅图像中的表现助您选出符合要求的镜头保证从成像中心到边缘都能获得一致的成像质量。通过比较不同镜头的MTF图您可以做出明智的决定选择最重要的光学特性以便满足特定需求。在实际应用中用户可能还需要考虑其他因素例如芯片靶面大小、 放大倍率和F#。7 我们的镜头可完美兼容利用我们选择丰富的产品线为您的视觉系统选择合适的产品。我们的镜头选型助手可帮助您轻松地为整体系统选择合适的镜头。固定焦距镜头固定焦距镜头是相机的完美选择。我们始终努力为各类应用提供可满足不同视觉要求的理想镜头。远心镜头远心镜头适用于进行高精度的尺寸测量甚至能检测出微小的细节。镜头配件机器视觉中的镜头配件包括经过精心挑选的部件以完善您的视觉系统。结束语:我们一起学习阅读其过程中更进一步声明:部分内容来源于网络仅供读者学术交充之目的。文章版权归原作者所有。如有不妥请联系删除。