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透镜的MTF曲线

发布时间:2017-03-24 10:36:00 点击:

我们使用分辨率测试卡以及其他测试图卡进行镜头检测,主要是由于镜头的成像质量通常从中心向边缘改变,精确地分析这些差异是我们最关心的问题,因此自然需要比较两个或更多用于切向和矢状取向的曲线。为了能以足够的精度描述成像特性的空间变化,需要在中心和角部之间进行半个左右的测量点。这样一来总共12个曲线,读取起来就比较麻烦。

通过之前文章我们已经确定MTF曲线中,绘制了分辨率测试卡垂直轴上的调制传递和水平轴上的空间频率,这种方式只适用于没有空间变化的传感器。这种表现不太适合镜头。

由于测试分辨率测试卡作为空间频率的函数的MTF曲线总是向右倾斜,都会出现或多或少的快速下降,所以从每个曲线只读出三个数值就足够了,即从三个足够表示不同的空间频率,通常为10,20 40lp/mm。在三个频率的图像区域中显示这些MTF值如何变化,则可以获得更适合于镜头的图形表示。

这就是为什么在图表数据中看到MTF曲线,其中调制转移在y轴上绘制,图像高度与x轴上的光轴分离。该图包含六条曲线,分别是三种空间频率每种情况下的切线(虚线)和矢状值(实线)关系。六号曲线的顶点总是与最低的空间频率有关,当然也是最低的。

 

平面1.4/50ZF透镜的MTF曲线为10,2040lp/mm,白光和无限远对象的距离

 

 

这个透镜即使在全光圈下,中心也可以达到10lp/mm,80%以上的MTF,并且在40lp/mm下降到40%以下。这就意味想要得到对比度渲染中等的清晰度,只有在图片大大扩大之后才具有轻微的有效。

远离中心位置MTF10lp/mm降低至70%,在边缘丰富产生火炬的倾向增加。在图像的角落,矢状曲线特别是在低水平处非常接近,所以在角落处应该设置明亮的光源。

 

如果镜头停止,所有分辨率测试卡MTF值都会大大增加曲线彼此非常接近,价值很高。MTF值随着空间频率的增加而相对缓慢下降,这意味着这种方式是优异的边缘清晰度和非常好的微观对比度,是传感器或胶片再现的最佳结构。

在分辨率测试卡测试结果分析图像的角落,所有的曲线都稍微偏离一些,这里可以看出10lp/mm点为更高的频率视野的非常好平坦度延伸至约18mm的图像高度突然出现了场曲率,就说明图像的角落中存在散焦。

不应该将曲线的小变化用于40lp/mm,它们只能在图像的极大放大下才能看到,并且在拍摄平面物体的照片时,大多数照片中它们是不可见的。 它们是由场弯曲和焦点偏移引起的。 下一篇文章将解释为什么会导致MTF三维特征部分的这种变化。

 

比较35mm格式的短焦距,停止到f/5.6。左边有一个高品质的主镜头(Planar1.4 / 85ZF),右边是一个便宜的5倍变焦镜头。实际上图像质量与素数在整个帧中受到传感器的限制,并使用允许最高的放大倍率。变焦镜头在中心相当不错,但之后连续下降到边缘。 除了角落之外,预期可以获得良好的整体对比度,但由于MTF值在较高的空间频率下迅速下降,镜头缺乏尖锐的锐度。该镜头只能用于适度放大。

 

两个超宽镜头比较困难,比较难以达到f / 5.6。在使用Distagon 2.8/21 ZF测量的左侧数据,右侧的透镜校正横向色差较少的透镜。其矢状的MTF显示一些焦点偏移,不会太糟糕。但切向MTF对框架的边缘非常低这可以在以下两个缩略图中看到(从12MP图像中的200x200像素,图像高度约为12 mm

 

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