MTF专项研究..doc

目录 一.像质评价的主要方法……………………………………………………2 (1)瑞利判断……………………………………………………………………………2 (2)中心亮度……………………………………………………………………………2 (3)分辨率………………………………………………………………………………3 (4)点列图………………………………………………………………………………4 (5)调制传递函数………………………………………………………………………4 二.MTF的含义……………………………………………………………………5 三.MTF的理论基础………………………………………………………………7 四.如何判读镜头的MTF值…………………………………………………………9 五.MTF的样版图…………………………………………………………………11 六.用MTF曲线来评价像质………………………………………………………14 七.镜头的Tilt测试及校正…………………………………………………16 八.MTF传递函数测量仪器……………………………………………………1７ 像质评价及MTF的原理说明 一. 像质评价的主要方法 在不考虑衍射现象影响时,光学系统的成像质量主要与系统的象差大小有关,几种光学系统成像质量的评价方法如下 瑞利判断 是根据成像波面相对理想球面波的变形程度来判断光学系统的成像质量的,瑞利认为“实际波面与参考球面波之间的最大波像差不超过1/4波长时,此波面可看做是无缺陷的.”该判断提出了光学系统成像时所允许存在的最大波像差公差即认为波像差W1/4波长时,光学系统的成像质量是好的. 优点:便于实际应用,因为波像差与几何像差之间的计算关系比较简单,只要利用几何光学中的光路计算得出几何像差曲线,由曲线图形积分便可方便的得到波像差,由所得到的波像差即可判断光学系统的成像质量优劣.反之,由波像差和几何像差之间的关系,利用瑞利判断也可以得到几何像差的公差范围,这对实际光学系统的讨论更有利. 缺点:只考虑波像差的最大允许公差,而没有考虑缺陷部分在整个波面面积中所占的比重.如透镜中的小汽泡或划痕,在局部会引起大的波像差,依瑞利判断这是不允许的,但在实际成像过程中,这种局部极小区域的缺陷,对光学成像质量并非有明显影响 瑞利判断是一种较为严格的像质评价方法,它主要使用于适用于小像差光学系统.例如:望远镜,显微系统等对成像质量要求较高的系统. (2)中心亮度 是依据光学系统存在像差时,其成像衍射斑的中心亮度和不存在像差时衍射斑的中心亮度之比表示光学系统的成像质量.比值用S.D表示,当S.D=0.8时,认为光学系统的成像质量是完善的这就是斯扥列尔准则,瑞利判断和中心亮度是从不同的角度提出来的象值评价方法,但研究表明,对一些常用的象差形式, 当最大波像差为1/4波长时,中心亮度S.D约为0.8说明这两种评价成像质量的方法是一致的,它也只适用于小像差光学系统,但它计算相当复杂,实际中不便使用. (3)分辨率 是反映光学系统能分辨物体细节的能力.由于光的衍射,一个发光点通过光学系统成像后得到一个衍射光斑,两个独立的发光点通过光学系统成像后得到两个衍射光斑,考虑不同间距的两发光点在像面上两衍射像可被分辨与否,就能定量的反应光学系统的成像质量. 随两衍射斑中心距变化,出现几种变化. A 两发光物点距离较远,两个衍射斑中心距离较大中间有明显暗区分开,亮暗之间光强对比度k≒1 B 有较多重和,重迭部分中心的合光强仍小于两侧的最大光强即0k1. C 物点靠近到某一程度时,两衍射斑之间的将大于或等于每个衍射斑中心的最大光强,两衍射斑之间无明显差别k=0. 人眼观察相邻两个物点所成的像时,要能判断出是两个像点而不是一个像点,起码要求两衍射斑重迭区的中间与两侧最大光强处要有一定量的明暗差别,即k0 σ=1.22λ/D=1.22λF(瑞利判断) 照相系统以像面上刚能分辨两衍射斑中心距的倒数表示分辨率 N=1/σ 常见的有太阳板和分辨率板,仪器是平行光管,测量时从线条宽度大的单元向线条宽度小的单元顺序观察,找出四个方向的线条都能分辨开的所有单元中单元号最大的单元.根据单元号和分辨率板号查出线条宽度P(mm)平行光管焦距f分辨率a=2P*20626/f(〞) (a)在小像差光学系统(望远系统)实际分辨率几乎只与系统的相对孔径(即衍射现象)有关,受像差影响小,在大像差系统(如照相物镜)分辨率才与系统的象差有关,并常以分辨率作为系统的成像质量标准. (b)分辨率板黑白相间系统与实际物体的亮度有很大差别,同一板来说照明和接收的不同,测量结果也不同. ( c)对照相物镜等作分辨率检测时有时出现”伪分辨率现象”即在鉴别某一组系统时不能分辨,但对更密一组条文反而可以分辨,这是因为