Что такое МТФ
- доля
- Время выпуска
- 2022/10/23
Функция передачи модуляции (MTF) объектива является важным показателем его производительности. И разработчики объективов, и пользователи должны иметь глубокое понимание MTF.
1. Что такое МТФ?
Функция линзы — изображение объекта на датчике. Объект состоит из бесчисленного количества точек. Изображение, сформированное каждой отдельной точкой объекта, будет позиционировано в соответствующей точке изображения. При этом он будет взвешен в соответствии с яркостью исходной цели в этих положениях, что приведет к функции непрерывного изображения, называемой «g». К сожалению, эта длинная формула довольно неясна.
Что на самом деле означает эта формула? Другими словами, какой феномен он описывает? Ниже приводится иллюстрация несколькими интуитивными примерами.
Полосы на рисунке выше (представляющие объекты) черно-белые (высокий контраст). Слева направо пространственная частота полос постепенно увеличивается (полосы становятся плотнее).
Объект проходит через объектив и отображается на датчике. Мы видим, что большие полосы в низком разрешении после визуализации все еще остаются черно-белыми. Они легко передаются объективом на сенсор. По мере увеличения частоты полосы становятся плотнее, изображение становится серее, а контраст между ними становится все меньше. В нем больше нет идеального черного и белого, и даже черное и белое неразличимы.
Это явление можно описать математически на основе «распределения яркости». Черный — 1, белый — 0. При средней контрастности яркость уменьшается с увеличением оттенков серого изображения. Распределение яркости становится все меньше и меньше, пока вы не перестанете различать разницу между ярким и темным. Справа — типичная кривая MTF. Все кривые MTF имеют такую же форму. Все они имеют частоту среза (хотя частота среза может быть разной для каждого объектива. Частота среза связана со светосилой объектива). Затем MTF сообщит вам, насколько хорошо объектив воспроизводит изображение.
2. Как интерпретировать MTF?
На изображение объектива влияет ориентация объекта в пространстве. Например, упомянутые полосы рисунка могут быть горизонтальными или вертикальными. В оптической терминологии это тангенциальное и сагиттальное. Кривая MTF описывает возможности линзы для визуализации как в тангенциальном (T), так и в сагиттальном (S) направлении. Это помогает инженерам-оптикам избегать разработки линз, которые хорошо работают в одном направлении, но плохо в другом.
Рисунок выше представляет собой классический график MTF. По оси абсцисс — пространственная частота в циклах на миллиметр, по оси ординат — модуль OTF. MTF является функцией частоты, поэтому с увеличением частоты значение MTF становится меньше.
В левом верхнем углу рисунка «TS0,00 DEG» T означает тангенциальный, а S — сагиттальный. Кривая MTF с полем обзора 0° представляет собой синюю линию, которую мы называем «на оси». Нет разницы между тангенциальным и сагиттальным.
Далее «TS 10,00 DEG» — это кривая MTF, представляющая угол обзора 10 ° (зеленая кривая). MTF в этом поле зрения сильно различается в направлениях T и S (@60lp, T0.2, S0.68). Это означает, что линза имеет относительно сильный астигматизм. То есть в одной фокусной точке изображение в одном направлении работает явно лучше, чем в другом. Когда их соотношение больше 2:1, необходимо учитывать влияние астигматизма на систему. Посмотрите на MTF поля зрения 14°, разница между двумя направлениями T и S не так очевидна.
Хотя максимальное поле зрения, показанное на графике, составляет всего 14°, на самом деле максимальное поле зрения этого объектива составляет 28°. Обычно хрусталик считается вращательно-симметричным.
Подводя итог, классическая кривая MTF показывает нам, насколько хорошо объектив работает на определенной частоте (количество пар линий, содержащихся на миллиметр). Чем выше значение MTF, тем лучше объектив может воспроизвести объект; чем ниже значение MTF, тем хуже способность объектива воспроизводить объект.
3. Как судить о наличии объектива?
Инженерам-оптикам или пользователям объективов важно оценить, соответствует ли объектив сенсору.
Обычно мы выбираем линзы с MTF более 0,3 на частотах Найквиста. Опыт показывает, что линзы не станут ограничением всей системы. Таким образом, не отвлекайтесь на MTF выше частоты Найквиста, что не является целью проектирования или использования линз. Если вам интересно, MTF соответствует значению Найквиста 0,3 или выше? Когда вы задаете этот вопрос, у вас уже есть объектив на выбор, который не повлияет на производительность системы — естественно, чем выше MTF, тем лучше производительность.
4. Пожалуйста, напомните
При разных диафрагмах и рабочих расстояниях один и тот же объектив имеет разные оптические характеристики (MTF). Таким образом, прежде чем оценивать объектив, первое, что необходимо выяснить, — это условия использования, необходимые для получения изображений.