拍照手机镜头MTF的测量方法[1]
锐度(解析度)MTF定义及测试
Image sharpness 图像锐度〔解析度〕锐度无疑是最重要的摄影图像质量的评价因素：它是关系到图片中有多少细节可以被辨认的最密切因素,但它不是唯一的重要因素.其他重要因素包括色差〔与锐度密切相关〕,噪音,动态X围〔与噪声密切相关〕和色彩还原性等等.锐度被定义为拥有不同色调或颜色的两个区域之间界限的清晰程度.它可以由空间频率逐渐增加的条状图形的图像质量来说明.顶端部分是一个用来测试相机/镜头组合的测试标版,标版图像是锐利的,其边界变化是突然的,而不是渐进的.底下部分是一个高质量35mm透镜对测试标版成的一个0.5mm长的图象<图像成在胶片或图像传感器表面>.图像变模糊了.所有镜头,包括最好的镜头,对图像都有某一程度的模糊效果. 比较差的镜头对图像的模糊作用比好的镜头严重的多. 例如,一种测量锐度的方法是使用边界上升距离<"距离〞用像素、mm或图象高度的几分之一做单位> ,即边界上,像素亮度由边界后方像素亮度的10%上升到90%的距离. 这叫10-90%上升距离. 虽然上升距离是一种较好的图象锐度表示方法,但它有一个限制——它无法由一个图像系统的各个组成部分的锐度来计算整个图像系统的锐度.要避免这个问题,所有的测量就都要按频域X围来计算.频率用周期或单位距离内的线对数来表示,线对每毫米<lp/mm>是胶片上最常用的空间频率单位,但是周期每像素〔cycles/pixel〕是更适合数字图像传感器的. 下面的图象是一个正弦波每从低到高的空间频率变化,在0.5mm 的距离上,正弦波的空间频率从2变化到200 lp/mm. 顶面部分是原始的正弦标版, 底下部分是同一个标版被35mm镜头成的图像,高空间频部分的对比度明显降低.一个特定空间频率的相对对比度<输出对比度/输入对比>称调制传递函数<MTF>或空间频率反应<SFR>.The upper plot 显示正弦和条状图形：原图和镜头成像以后.The middle plot 镜头成像以后显示条状图形的亮度曲线<红色曲线>. 在高空间频率部分对比度减少.The lower plot显示对应的MTF <SFR>曲线<蓝色曲线>.根据定义,低频率MTF极限值是1 <100%>. 对于这个镜头, MTF=50%在61 lp/mm,MTF=10%在183 lp/mm.使用MTF的好处<空间频率反应>是一个完整的摄像系统的MTF可以由系统各个组成部分MTF得到〔乘积〕.MTF由边界图像进行傅立叶变换得到.传统解析度测试〔resolution〕是测量一个条状测试标版<USAF 1951 chart>的图象中,人眼可以辨识的最高空间频率<lp/mm>. 这个可以辨识的图像对应于MTF大约为2-5%. 由于这个空间频率是图象信息消失的地方的空间频率,它不能显示出图象可见部分的锐度好坏.经验表明,图象锐度最好用MTF=50%<MTF50>或它的MTF最大值50%<MTF50P>的空间频率来表示.MTF50或MTF50P由于以下几个原因成为比较不同照相机的锐度的理想参数：<1>图象对比度为一半或它最大值的一半时,图像细节仍然有相当的可看性.<2>眼睛对MTF 小于等于10%的空间频率相对不敏感.<3>实际上所有照相机的锐度在MTF50和MTF50P附近都迅速下降. MTF50P也许对边缘强化过度的照相机更有利,在那里出现其MTF的峰值.The equation for MTF is derived from the sine pattern contrast C<f> at spatial frequency f,whereC<f > = <V max– V min> / <V max + V min> for luminance <"modulation〞> V.MTF<f> = 100% C<f> / C<0> This normalizes MTF to 100% at low spatial frequencies粗略的MTF可以直接从正弦标版的图像得到,新的测试技术基于ISO 12233标准〔Photography - Electronic still picture cameras - Resolution measurements〕,可以提供更精确和可重复的测试结果.对一个倾斜的边界图像标版拍照,然后用Imatest SFR就可以进行分析.Imatest SFR ：计算MTF/SFR的算法基于Matlab平台.sfrmat程序,由Peter Burns参考ISO 12233标准编写.Imatest SFR合并了许多改善的功能,包括改进的边缘检测算法,更好透镜畸变处理程序,更好的操作界面和更加详细的结果说明. sfrmat 2.0和Imatest的差异在于,如果OECF <灰阶响应曲线>文件没有被输入sfrmat,sfrmat 2.0假设没有灰阶响应曲线,即gamma= 1. 在Imatest中,gamma缺省值被设置为0.5,是按照数字照相机的特点设置的.要获得与sfrmat 2.0相同的结果,必须将Imatest的gamma设置到1.The slanted-edge test for Spatial Frequency Response 利用图像斜边测试SFR〔刃口法〕倾斜边缘测试标版可以用"Imatest Test Charts〞模块制作,特别是建议使用SVG chart. bitmap chart 有最佳印刷质量的水平和垂直的边缘,在用它拍摄之前,应该扭转大约2-8度.Imatest SFR也可以利用ISO 12233 chart进行测试.一个典型的测试图像如右边显示：一个垂直的边缘的图像<倾斜大约5.6度>,被用于计算水平的MTF.采用倾斜边缘图像测试的好处是照相机到标版的距离变得不再重要,它没有进入MTF的图像转换方程.. Imatest Master 可以计算实际上所有倾斜角度边缘图像的MTF,虽然准确的垂直、水平和45°可能有一些数值问题. Slanted edge algorithm <calculation details> 斜边测试的算法MTF计算方法来自ISO 12233标准.一些详细情况载于彼得伯恩斯SFRMAT 2.0 用户指南.在Imatest计算包含了一些改进和增强,包括更精确的边缘检测和镜头畸变补偿〔这可能影响到的MTF测量〕.当SFR input dialog box 中的ISO standard SFR复选框被选择时,Imatest按原始的ISO演算执行.测试图象的线性化,即调整像素亮度水平,去除照相机自带的gamma调整功能.<gamma是可调整的,缺省值是0.5>.红色,绿色,蓝色和亮度通道<Y = 0.3*Red + 0.59*Green + 0.11*Blue>的边界位置由每条扫描线决定<在上述图象中是水平线>.对边界的二次拟合是对每个通道使用多项式还原计算出来的. 二次拟合消除了镜头畸变的影响.在上述图象,采用下面公式,x = a0 + a1 y + a2 y2. 二次拟合的每条扫描线,根据分数部分的价值fp = XI - int <XI>,被转移的边缘增加到四个容器<容器1,如果0 ≤ fp < 0.25; 容器2,如果0.25 ≤ fp < 0.5; 容器3,如果0.5 ≤ fp < 0.75; 容器4,如果0.75 ≤ fp < 1. 〕<更正11/22/05 ：容器不取决于检测边缘地点.> .四个容器被结合计算一个平均的4x oversampled边缘. 这允许对在尼奎斯特〔Nyquist〕频率之外的空间频率进行分析.衍生物<d/dx>平均的4x oversampled边缘被计算. 运用开窗术作用强迫衍生物到零在它的极限.MTF是傅立叶变换<FFT>的绝对值windowed 衍生物.Imatest SFR results SFR的结果35mm相机镜头测试使用线对每毫米<lp/mm>作为空间频率单位.这对比较镜头提供了便利,因为全部35mm照相机有相同的24x36 mm图象尺寸.但数字式图像传感器的尺寸X围很宽,从对角线6 mm以下的超紧凑型到43 mm对角线的全画幅DSLRs, 甚至更大画幅的数字后背.像素数量也同样变化巨大. 为此,数字相机的空间频率单位应该与整个传感器的尺寸相关,而不是针对单位距离.为此,我们使用线宽每X图片高度〔LW/ PH〕作为单位.LW/ PH等于2 *lp/mm* 图片高度<mm〕.图片总高度参与其中,所以习惯使用线宽而不是线对来表示〔其中一个线对等于两个线宽〕.使用图片高度给小型数字照相机带来了一点好处,它的图像长宽比<宽度：高度>为4:3,而数字式单反相机是3:2的. 紧凑数字照相机在象素一定的情况下,有更多的垂直像素. 例如,一台5百万像素的小型数字相机将有2000个垂直的像素和6百万像素的DSLR一样多.用在数字照相机上的另一种空间频率表示方法使用周期每像素或线对每像素<c/p或lp/p>.没有必要使用实际距离<毫米或英寸>来评估数字照相机的图象质量.Imatest SFR的结果输出包含在左边的结果和在右边的输入数据<整个图象取样区图,实际取样区<ROI>和EXIF数据>.<top> 说明平均边缘刀口的一个狭窄的图象. 它与下面边缘外形<空间领域>图像并列.<middle> Spatial domain plot:平均边缘刀口<亮度变化比例>. 关键结果是10-90%边缘上升距离,用每图像高度有多少上升区像素数来显示.红色曲线是标准算法边缘强化后的结果,其他参量包括边缘强化的调整量. 这种图可以随意的显示出线扩散函数<LSF〕或者像素的边缘. <bottom> Frequency domain plot: 空间频率反应<MTF>,关键结果是MTF50, MTF=50%的频率,对应于图象可见部分的锐度. 它用周期每像素<c/p>和行宽每图像高度<LW/PH>. 其他结果包括MTF在NYQ——MTF在Nyquist频率<0.5 cycles/pixel; 采样率/2>,表明混淆现象的严重程度. Nyquist频率被显示作为一条垂直的蓝线.Interpreting MTF50——What MTF50 do you need? MTF50的解释它取决于你决定印刷的大小. 如果您计划打印大海报<20x30英寸或更高>,MTF50越高越好.任何高质量的4百万像素数字照相机<MTF50 <corr> > 0.3cycles/pixel>都能够印刷优秀的8.5x11英寸<A4纸大小>印刷品. 在这个尺寸大小,一台好的DSLR相机显示不出其MTF上的巨大好处. 优秀的镜头和仔细的修正技术,我的6百万像素佳能EOS-10D <MTF50 = 1340 LW/PH>做出了非常好的12x18英寸印刷品.印刷品从正常观看距离是锐利的,但是像素在放大镜之下是可见的; 图像并不象Epson 2200打印机打印出来的那样锋利.图像在扩大到16x24英寸时像素点是可看见的. EOS-20D在12x18英寸的图像上有我期望的锐利程度; 如果你没有打算打印更大尺寸的图像的话,没有必要追求1200万像素的EOS 5D相机.Subjective Quality Factor <SQF> 主观质量因素MTF代表设备或系统锐利程度,当观看印刷品时,MTF只是与感觉到的图像锐利程度相关.一个更严格的描述印刷品被人感觉的锐利程度的方法,必须考虑观差距离和人的视觉系统<人眼的对比敏感特性〔CSF Contrast Sensitivity Function>>的特性. 这样的描述被称为主观质量因素<SQF Subjective Quality Factor >,1972年由柯达公司科学家开发. 这种方法已经被核实并且在Kodak和Polaroid内部得到使用,因为计算困难,直到现在它仍然没有广为人知. ImatestSFR SQF测试EOS-10D的结果如右边图像. SQF显示为与印刷品大小相关的曲线. 观看距离<淡蓝的曲线,标注在右边>假设是与图片高度的方根成比例. SQF显示有和没有标准边缘强化的曲线. <他们是非常接近的,是有些异常的> SQF对边缘强化是极端敏感的,因为您会期望边缘强化可以用来改进感知锐度.这里给出SQF的解释.通常, 90-100被认为优秀, 80-90是非常好, 70-80是好,并且60-70是可以接受的. 的这些数据是观看印刷品的观察员在正常距离上得到的<即30-34 cm <12-13英寸>/ 10cm <4英寸>>.Some observations on sharpness 一些跟锐度有关的意见频率和空间领域剧情表达相似的信息,但是以一种不同的形式. 在空间领域的一个狭窄的边缘对应于在频域<延长的频率特性>的一个宽广的光谱,反之亦然.在尼奎斯特频率〔Nyquist〕之上的传感器反应是有害的混淆现象.水平和垂直分辨率是不同的CCD传感器,并且必须分别测量. 水平测量使用一个垂直的边缘,并且垂直测量使用一个水平的边缘.锐度不是评估的图象质量的唯一的重要标准,噪声是几乎同样重要.。
mtf 热像广角镜头 检测标准
MTF（Modulation Transfer Function，调制传递函数）热像广角镜头的检测标准主要涉及到光学性能、成像质量、温度分辨率等方面的评价。
以下是一些建议的检测标准：
1. 光学性能：
（1）清晰度：镜头应具有高清晰度，无明显的光学误差，如光学畸变、色散等；
（2）视场角：广角镜头的视场角应符合设计要求，以便检测较大范围的物体；
（3）光轴稳定性：镜头在温度变化、机械振动等条件下，光轴稳定性应良好。
2. 成像质量：
（1）分辨率：镜头应具备较高的分辨率，能清晰分辨目标物体的细节；
（2）色彩还原：色彩还原应真实、自然，无明显失真；
（3）成像对比度：成像对比度较高，有助于突显目标物体的温度差异。
3. 温度分辨率：
（1）温度测量精度：镜头应具备较高的温度测量精度，能准确捕捉目标物体的温度变化；
（2）温度梯度表现：镜头应能较好地表现出目标物体内部的温度梯度；
（3）温度漂移：在长时间使用过程中，镜头的温度漂移应控制在一定范围内。
4. 功能性能：
（1）自动对焦：镜头应具备自动对焦功能，能快速锁定目标物体；
（2）自动调焦：镜头应具备自动调焦功能，以适应不同距离的检测需求；
（3）通信接口：镜头应具备可靠的通信接口，便于与检测设备连接。
镜头分辨率及MTF测试
镜头分辨率及MTF测试目前百万像素高清摄像机已越来越多地应用于监控，有100万像素摄像机、200万像素摄像机、500万像素摄像机等等。
摄像机的像素高是图像清晰的一个方面，另一方面高像素感光元也要配以高分辨率的镜头才能使高清摄像机的能力得以体现。
镜头分辨率镜头的分辨率是指在成像平面上1 毫米间距内能分辨开的黑白相间的线条对数，单位是“线对/毫米”（lp/mm，line-pairs/mm ）。
镜头对黑白等宽的测试线对图并不是无限可分辨的。
当黑白等宽的测试线对密度不高的时候，成像平面处黑白线条是很清晰的。
当黑白等宽的测试线对密度提高时，在成像平面处还是可以分辨出黑白线条，但是白线已不是那么白了，黑线也不是那么黑了，白线黑线的对比度就会下降。
当黑白等宽的测试线对密度提高到某一程度，在成像平面处黑白线的对比度非常小，黑白线条都变成了灰的中间色了，这就到了镜头分辨的极限。
参见图一。
图 1好的镜头和差的镜头的分辨率是有很大不同的。
测试镜头分辨率的一种方法是将待测镜头装在一个胶片照相机上。
去拍摄黑白条纹图（分辨率图版），然后用高倍放大镜（镜头分辨率检测仪）检测底片上每毫米范围内能清晰分辨的线条对数，能分辨得越多则分辨率越高。
按照我国照相机检测标准（JB745-65），一般 135 照相机的镜头中心视场达到37线对/毫米、边缘视场达到22线对/毫米，就算是一级镜头。
用数线条的方法确定分辨率是一种方法，还有一种更为客观的方法是测量镜头的 MTF函数。
MTF（modulation transfer function 调制传递函数）以此来反映镜头的反差和分辨率被测的黑白条纹图（分辨率图版）白线最亮处与黑线最暗处的差别，反映了被测图形的反差（或称对比度）。
设白线最大亮度为Imax，黑线最小亮度为Imin ，我们用调制度（Modulation）来表示反差的大小。
调制度M定义如下：M=(Imax－Imin)/(Imax＋Imin)同样通过镜头成像的图形白线最亮处与黑线最暗处的差别，反映了成像图形的反差(对比度)。
光学系统调制传递函数MTF测试方法
光学系统调制传递函数MTF测试方法MTF（Modulation Transfer Function）是一种测量光学系统性能的重要方法。
MTF描述了光学系统在传递信号时如何保持空间频率的细节。
通过测量MTF，我们可以了解光学系统对不同频率的图像细节的保持程度，从而评估其分辨力和图像质量，为光学系统的设计和优化提供有价值的指导。
光学系统的MTF可以通过以下几种方法进行测试：1. 黑白条纹法（Knife-edge method）：这是一种最常用、最简单的MTF测试方法。
它通过在光学系统的成像平面上投射一组黑白条纹，然后使用一个细微的刀片移动在图像平面上，测量从刀片通过时图像的对比度变化。
根据对比度的变化，可以计算得到系统在不同空间频率上的MTF。
2. 周期矩激光干涉法（Phase-shifting interferometry）：这是一种基于干涉原理的MTF测试方法。
它使用一个周期性的光源和一个位相变换器（例如空间光调制器），通过在特定位置引入相位差，使干涉图样中出现明暗条纹。
通过分析这些条纹的强度变化，可以得到光学系统的MTF。
3. 横向极限法（Slanted-edge method）：这种方法使用一个斜线或倾斜边缘来评估系统的MTF。
首先在光学系统的成像平面上放置具有已知倾斜角度的边缘，并采集成像结果。
然后，通过分析相邻像素之间的亮度变化，可以计算得到MTF。
这种方法相对于其他方法更容易实施，因为它不需要周期性结构。
4. 直接测量法（Direct measurement method）：这种方法是通过测量在系统的输入和输出之间传递的信号幅度来计算MTF。
首先，利用一组测试信号源输入系统，并记录输入和输出信号的能量。
然后，通过计算输入和输出信号的功率谱密度比，可以得到系统的MTF。
这个方法需要高精度的测量设备和复杂的信号分析技术。
这些方法中的选择取决于光学系统的具体要求和测试条件。
对于一些应用而言，可能需要结合使用多种方法以获得更准确和全面的MTF测试结果。
mtf光学系统成像质量评估方法
MTF（Modulation Transfer Function）是光学系统成像质量评估的重要指标之一，它描述了光学系统对高对比度物体细节信息的成像能力。
在光学系统设计和优化过程中，对其成像质量的评估是至关重要的，而MTF的测量和分析是评估光学系统成像质量的重要方法之一。
本文将介绍MTF光学系统成像质量评估方法。
1. MTF的基本概念MTF是指光学系统在特定空间频率下的成像对比度传递函数，描述了光学系统对不同空间频率下物体细节信息的成像能力。
在实际应用中，MTF通常被表示为对比度相对于空间频率的函数图。
通过分析MTF曲线，可以直观地了解光学系统在不同空间频率下的成像能力，判断其成像质量优劣。
2. MTF的测量方法（1）光栅法光栅法是最常用的MTF测量方法之一，通过将空间周期状物体（如光栅）成像，利用光栅的传递函数与系统MTF进行卷积，得到系统的MTF曲线。
这种方法简单直观，适用于对于大部分光学系统的MTF评估。
（2）差动法差动法是一种通过对比不同空间频率下的目标物体图像和参考图像，得到系统的MTF曲线。
这种方法适用于对成像设备不便携的场合，但需要精确的图像处理技术和系统校准。
（3）干涉法干涉法是通过干涉条纹的形成来测量MTF的一种方法，它能够直接测量相位信息和幅度信息，对系统MTF的测量有很好的灵敏度和分辨率。
但是，干涉法对环境要求较高，且实验操作相对复杂。
3. MTF的分析与评估（1）MTF曲线的解读MTF曲线通常会显示出在低空间频率时，成像对比度随空间频率的增加而逐渐降低，而在高空间频率时，成像对比度急剧下降。
通过分析MTF曲线的特征，可以评估光学系统的成像能力。
（2）MTF的指标评价在评估光学系统的MTF时，需要使用一些指标来描述其成像质量，如MTF50、MTF20等，它们分别表示MTF曲线上50、20的空间频率对应的成像对比度。
这些指标能够量化地描述光学系统的成像能力，为光学系统的设计和优化提供依据。
mtf光学系统成像质量评估方法 -回复
mtf光学系统成像质量评估方法-回复MTF（Modulation Transfer Function）光学系统成像质量评估方法是一种广泛应用于光学系统性能评价的方法。
MTF描述了光学系统在不同空间频率上对图像细节的传输特性，通过分析MTF曲线可以评估光学系统的分辨力和成像质量。
在本文中，我们将逐步介绍MTF光学系统成像质量评估方法的基本原理、实验测量方法以及其在光学系统设计和优化中的应用。
一、MTF成像质量评估方法的基本原理MTF是一种用于描述光学系统对图像细节的传输特性的函数，其数学定义为输入图像的复杂振幅频谱与输出图像振幅频谱之比的绝对值。
在频域中，MTF可以表示为系统输出的振幅响应与输入振幅响应之比的幅度。
MTF的数值表示了光学系统对不同空间频率对比度的传输能力，也就是描述了光学系统对不同细节大小的图像细节的传输特性。
通常，MTF曲线的高频段表示系统的分辨力，即系统在传输高频细节时的能力；而低频段表示系统的图像对比度传输能力，即系统在传输低频细节时的能力。
二、MTF成像质量评估方法的实验测量方法为了评估光学系统的成像质量，我们可以通过以下步骤进行MTF测量：1. 准备测试样品：选择一系列具有不同空间频率的测试图像作为输入样品，这些图像可以包含线条、圆圈、方格等具有不同细节大小的特征。
2. 实验装置搭建：搭建用于测量MTF的实验装置，包括一个光源、光学系统和一个用于接收光学系统输出图像的传感器（如CCD或CMOS器件）。
3. 测量过程：将测试样品置于光源和传感器之间，并通过光学系统进行成像。
根据实验装置的要求，可以调整光源的强度和光学系统的参数（如焦距、孔径等）来控制实验条件。
4. 数据处理与分析：利用图像处理软件分析输出图像的频域信息，计算每个空间频率下的系统传输函数。
根据传输函数，计算相应的MTF曲线。
5. 统计与比较：通过比较不同光学系统的MTF曲线，我们可以评估光学系统的成像质量。
通常，MTF曲线越高且越接近理论上界，表示光学系统的成像质量越好。
mtf测试标准
MTF测试是模量传递函数测试，是最精确和科学的镜头测试方法。
瑞典权威的《摄影》杂志对它的解释是：MTF测试使用的是黑白逐渐过渡的线条标板，通过镜头进行投影，被测量的结果是反差的还原情况。
如果所得影像的反差和测试标板完全一样，其MTF值为100%。
这是理想中的最佳镜头，实际上是不存在的；如果反差为一半，则MTF值为50%。
0值代表反差完全丧失，黑白线条被还原为单一的灰色。
当数值超过80%（20lp/mm下）则已极佳；而数值低于30%则即使在4X6英寸扩印片下影像质量仍较差。
镜头评价成像评价1MTF全称ModulationTransferFunction调制
镜头评价1. 成像评价①. MTF 全称Modulation Transfer Function (调制传递函数)，该方法评价镜头对物空间不同频率线对的线条的解析能力。
镜头对不同方向的线条的解析能力是不同的，径向的线条称为弧矢线条，垂直径向的线条称为子午线条。
100lp/mmMTF vs. Field镜头MTF 的选择镜头MTF(1000um*系数/(2*Sensor 像素尺寸)) ≥ 0.3， 系数一般选0.6~0.7. 比如相机像素尺寸5um ，那么需要镜头像方的解析度为MTF(60LP/mm)≥0.3。
实测值应该大于设计值的80%，也就是60LP/mm 的MTF 应该大于0.24.②. 点扩散函数点扩散函数（point spread function ），对光学系统来讲，输入物为一点光源时其输出像的光场分布，称为点扩散函数，也称点扩展函数。
在数学上点光源可用δ函数（点脉冲）代表，输出像的光场分布叫做脉冲响应，所以点扩散函数也就是光学系统的脉冲响应函数。
子午分辨率弧矢分辨率10LP/mm20LP/mma b不同分辨率镜头的点扩散函数：a. 高分辨率；b. 中等分辨率③.畸变畸变是指光学系统对物体所成的像相对于物体本身而言的失真程度，通常来说畸变分为两种：桶形畸变和枕形畸变。
畸变计算公式[1]y z′——实际像高；y′——理论像高④. 其他像差[2]影响镜头质量的除了畸变外还有球差、慧差、倍率色差、位置色差、场曲、像散，使用者可以查阅相关书籍，这里不再赘述。
2.相对照度对于大视场角镜头，像面照度不均匀性是不可避免的[3]，缺陷监测最基本的算法是灰度判断，像面的不均匀性直接导致检测错误，既然不可避免怎么解决？①.灰度矫正相机自带功能，这种方法牺牲图像的信噪比，而且能够矫正的范围有限。
②.照明光源补偿最根本的方法是通过照明光源补偿，通过增强照明光斑边缘的亮度提高图像的照度均匀性。
3.焦距焦距表征镜头对光线的会聚程度，影响物像距的长度，描述物距、像距、焦距之间关系的是的高斯公式[4]1/L′- 1/L = 1/f′对于成像镜头，一般来讲，L< 0，L′> 0，f′>0。
拍照手机镜头MTF的测量方法[1]
![拍照手机镜头MTF的测量方法[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/253312ebe009581b6bd9eb73.png)
文章编号:100525630(2006)022*******拍照手机镜头M T F 的测量方法Ξ朱建新,吴国诚(信统光电科技(深圳)有限公司,广东深圳518031) 摘要:镜头调制传递函数(M T F )的测量有正投影和逆投影两种方法。
拍照手机镜头由于体积小、后焦短、所配感光器的像素越来越高,正投影法测量用的C M O S CCD 受其保护玻璃厚度和自身像素的制约而有局限性;逆投影法颠倒镜头成像系统物和像的位置,克服了手机镜头后焦、像素等的限制。
实验结果证明逆投影法能快速测量拍照手机镜头的M T F ,方便评定镜头的品质,有较大的实用价值。
关键词:M T F ;拍照手机镜头;逆投影法;后焦;线性CCD中图分类号:TH 811 文献标识码:AM ea sur i ng m ethod of m ob ile phone len sM TFZH U J ian 2x in ,W U Guo 2cheng(Sysn ix Op to 2electron ic Science and T echno logy (Shenzhen )Co .,L td .,Shenzhen 518031,Ch ina ) Abstract :T here are obverse and adverse p ro jecti on tw o m ethods fo r m easu re m odu lati on tran sfer functi on (M T F )of len s .T he vo lum e of m ob ile p hone len s is very s m all ,the back focu s length of len s is very sho rt and reso lu ti on pow er of sen so r is m o re and m o re h igh .T he obverse p ro jecti on m ethod is li m ited becau se of p ro tective glass and p ixel of C M O S CCD .T he adverse p ro jecti on m easu ring m ethod reverse the po siti on of ob ject and i m age in the i m aging system of len s ,it overcom e back focu s length and reso lu ti on pow er li m itati on .T he exp eri m en tal resu lt indicates that adverse p ro jecti on m easu ring m ethodcan sp eedy m easu reM T F of m ob ile p hone len s.It is conven ience to evaluate the quality of m ob ile p hone len s and has a good u tility value .Key words :M T F ;m ob ile p hone len s ;adverse p ro jecti on ;back focal length (B FL );linear CCD 1 引 言自第一台拍照手机在日本诞生至今在不到4年的时间里,照相手机发展迅速,尤其是2004年,多家日本、韩国公司推出200、300万像素的照相手机,国内的一线手机厂商也纷纷推出照相手机新品。
MTF、解像力测试以及相关测试方法
MTF、解像力测试以及相关测试方法引言：近几年，随着人们生活水平的提高，互联网交际圈的日益发达，人们对高橡素手机的需求越来越大，高像素手机镜头的市场需求量也随之水涨船高。
为此，需要评测人员对手机镜头和对应模组进行严格的评价，对模组的设计和产品的出货检验提供技术支持和保障。
我司主要从MTF测试，拍摄鉴别率测试，TV畸变测试，色彩还原性测试，杂光测试，鬼像测试以及相对照度测试等。
1.MTF测试MTF为光学调制传递函数测试，即Contrast Transfer Function，也就是：对比度转换函数。
Modulation是I的maximum减去I的minimum除以I的maximum加上I的minimum；也就是(光的最亮度减去光的最暗度)与(光的最亮度加上光的最暗度)的比值，所得出来的结果M，就是光的对比度。
物的Modulation为Mo，像的Modulation为Mi，MTF=Mi/Mo。
是利用一光强分布在空间上成正弦变化的物体经由待测系统收集并分析成像面上的光强分布（PSP），最后经由傅里叶换算所得出的结果。
它是手机模组镜头最准确的像质评测方式。
图1为测试的MTF曲线。
图1 MTF测试曲线我们公司研发实验室使用的是德国Trioptics公司的Image Master HR（研发阶段用MTF 测试仪），见图2。
车间内使用的是德国Trioptics公司的Image Master Pro5（工业性量产用MTF测试仪），见图3。
图2 Image Master HR及其操作界面图3 Image Master Pro5Image Master HR功能以及测试项目：在轴和离轴的MTF、LSF、PSF，EFL （1-50mm)，ThroughFocus/Freq.（离焦），Optical Distortion，FOV(View of angle)视场角，CRA(Chief Ray Angle)主光线入射角以及Relative Illumination相对照度。
MTF测试仪测试原理
MTF测试仪测试原理MTF测试仪（Modulation Transfer Function Tester）是一种用于评估相机镜头模糊度和解析度的测试设备。
MTF测试仪测量了图像中不同频率的模糊程度，并图示化了相机镜头在不同频率下的分辨能力。
MTF测试仪的原理基于相机和测试物之间的相对运动，以及对运动物体的图像进行采样和计算。
测试物通常是一系列横向或纵向的线条（被称为“棋盘格”或“棱镜”），这些线条以均匀的间距呈水平或垂直方向排列。
测试物通过铝箔、石英玻璃或其他材料制成，具有高对比度和细微细节，以便在图像中清晰可见。
1.图像采集：相机通过适配器与MTF测试仪连接，确定焦平面距离和图像传感器平面距离。
图像传感器通常位于相机的镜头筒的后方。
2.运动控制：MTF测试仪以既定的频率和幅度移动测试物，通常为扫描舞台或调整移动部件。
运动控制的高精度和稳定性对于准确测量模糊度和解析度至关重要。
3.图像采集与处理：相机通过镜头观察和采集运动的测试物。
图像被传送到计算机上进行进一步的处理和分析。
通常，测试仪会使用与实际摄影不同的图像处理技术，以提高测量结果的准确性。
4.图像分析：经过图像采集和处理，计算机会分析图像中的细节和对比度。
通过测量测试物中锐利的边缘和线条的对比度，可以评估镜头的模糊度和解析能力。
5. MTF曲线：MTF测试仪根据分析图像的细节和对比度，计算并绘制出Modulation Transfer Function（调制传递函数，MTF）曲线。
该曲线代表了镜头在不同频率下的模糊度和解析能力。
MTF曲线通常以百分比表示，从低频到高频，显示了相机镜头在不同空间频率下的转换能力。
通过MTF测试仪，制造商和用户可以评估镜头的性能，包括分辨力、对比度和色彩重现能力。
这些测试结果对于相机镜头的设计、制造和使用非常重要，并可帮助选择最适合特定应用的镜头。
总结起来，MTF测试仪的原理是通过运动控制和图像分析，测量相机镜头对不同频率下的细节和对比度的转换能力，并绘制出MTF曲线，以评估镜头的模糊度和解析能力。
如何从MTF曲线来了解镜头的好坏
如何从MTF曲线来了解镜头的好坏整天听导购讲某支镜头多么好，成像多么锐，焦外多么美一不小心就着了道，买一支达不到心里预期的镜头回家。
今天小编就给大家普及下在摄影界比较通用且均比较认可的一个辨别镜头好坏的方法：看MTF曲线以下为新手入门，老鸟请绕道。
MTF，以反差的概念来检定镜头的鲜锐度。
它是一个曲线图，图中数值显示了所测镜头中心到边缘画质的好坏MTF曲线的测量是拍摄带有黑白线条的光栅并以一个mm的范围内能呈现出多少条线来度量，其单位以lp/mm来表示。
如何看懂MTF曲线？①MTF曲线有两个坐标轴纵轴表现了镜头的对比度的好坏，对比度越高，画质也就越好数值最高为1(100%)，最低为0数值到1(100%)代表画质完美0.9(90%)以上表现优秀0.8(80%)以上表现良好数值越低，镜头的画质相应也会越差横轴从左到右表现的是镜头成像中心到边缘的距离，单位是mm②测试光栅中的黑白线条按径向、切向两个方向放置径向的黑白线条平行于镜头成像圈半径的方向切向的黑白线条平行于镜头成像圈切线的方向同一MTF曲线内代表径向和切向曲线越靠近像差越小成像越柔和③MTF曲线坐标轴中至少存在两组曲线10lp/mm曲线代表的是镜头的反差（锐利度）30lp/mm曲线代表的是镜头的分辨率④同一镜头在不同的光圈和焦段下有不同的画质表现一般测试光圈值为最大光圈和F8光圈下的MTF曲线以及最小焦段和最大焦段的MTF曲线下面索尼3支新款大师级G镜头作为参考看下镜头的MTF曲线值FE 85mm f/1.4 GMFE 24-70mm f/2.8 GMFE 70-200mm f/2.8 GM OSS多学一点知识从来都不是吃亏的事万一哪一天真的用到了呢。
mtf的测量原理
mtf的测量原理小伙伴们！今天咱们来唠唠MTF这个有点神秘的东西的测量原理。
MTF啊，全称是调制传递函数（Modulation Transfer Function），这名字听起来是不是就很“高大上”？但其实呢，也没有那么难以理解啦。
咱们先从一个简单的概念说起。
想象一下，你有一幅超美的画，这幅画里面有各种线条啊、颜色啊、图案啥的。
现在呢，你想把这幅画复制一份，但是不管你用什么方法复制，复制出来的画肯定和原来的画有点差别，对不对？这个差别就有点像MTF 要衡量的东西。
那MTF到底是怎么测量这种差别呢？它其实是在看图像的对比度在经过某个系统（比如说镜头啊，或者成像设备）之后的变化。
对比度是啥呢？就好比是黑和白之间的差距。
如果一幅画里黑色特别黑，白色特别白，那对比度就高；要是黑不黑白不白的，对比度就低。
比如说一个镜头，它就像一个小魔法师。
当光线带着原来的图像信息进入镜头的时候，镜头可能会把这个图像信息变得有点不一样。
MTF测量的时候呢，就会给这个镜头一个有特定对比度的图案，这个图案就像一个小测试题。
这个图案有一些黑白相间的线条，线条的粗细还不一样呢。
然后呢，镜头把这个图案成像在后面的传感器或者胶片上。
原本的图案对比度是一个样子，经过镜头成像后的图案对比度可能就变了。
MTF就会去计算这个对比度的变化情况。
如果镜头特别棒，成像后的图案对比度和原来的对比度就很接近，那这个镜头的MTF值就比较高。
就像一个好学生，考试的时候几乎把题目都答对了一样。
再往细了说，MTF测量的时候，会用不同频率的线条图案去测试。
低频的线条图案就像是那种比较粗的黑白条纹，高频的线条图案就是很细很细的黑白条纹。
这就好比是不同难度的考试题目。
低频的图案比较容易通过镜头保持对比度，就像简单的题目大部分人都能做对。
但是高频的图案就难多了，就像那些超级难的奥数题。
如果一个镜头在高频图案下还能保持较好的对比度，那这个镜头可就相当厉害了，就像学霸做难题也不在话下。
鏡頭MTF圖（MTF變形率透光率）
鏡頭MTF圖（MTF變形率透光率）每一隻ZEISS的鏡頭，都有附上一張圖表，顯示其MTF值，透光效率（Relative illuminance）及變形效率（Distoration in％）。
我們可以由這三個圖大略地判斷出一個鏡頭的特性及其優劣。
1.MTF（Modulation Transfer Function）MTF圖是將一個鏡頭的解析力用數據的方式表示出來。
MTF測量機器是由ZEISS發展、製造出來，並且提供給其它廠商用來測量其鏡頭。
而ZEISS所生產的每一個鏡頭都必須先經過這套儀器測量，符合標準的才上市。
MTF在對鏡頭做測試時，是對鏡頭輸入一組固定頻率的光線，再利用光學儀器去計算切線及法線方向每lmm可以讀到多少對線(Line Part)。
例如lmm中有40道白光，此時會形成40組黑白線條。
這組光線在經過鏡頭之後，會因為光學損而開始顯得不是那麼地黑白分明。
經由儀器的測量就可知道此鏡頭各個區域對這一組黑白線條的分辨能力。
在MTF圖中，垂直座標表示對黑白線條的分辨能力。
1.0表示百分之百完全分辨，0.6表示只有六成的分辨能力，此時白色線條略帶灰色，黑色線條也不是深黑色。
0.0表示完全無法分辨，所呈現出來的只是一片灰色。
水平座標表示底片中心到底片邊角的距離。
由於鏡頭設計時其清晰呈像圖以須涵蓋全部的底片，而以底片對角線做為清晰呈像圖的直徑即可達到這個要求。
在MTF圖中，取底片中心到對角線的路徑（亦是清晰呈像圖的半徑，在35mm規格的底片中長度大約是22mm）就足以表示出從底片中心到底片邊緣的解析力表現。
Zeiss的MTF圖中共有三組線，第一組線代表對lmm中10對線的辨識能力屬於對低解析的要求。
第二組線代表對lmm中20對線的辨識能力。
第三組線代表對lmm中40對線的辨識能力，屬於對高解析度的要求。
在每一組線中實線代表法線代表與清晰呈像圖半徑相平行的，虛線則代表相垂直的線。
MTF圖通常都會兩個光圈值的圖表；一個是全開光圈（鏡頭表現最差的光圈值），一個是中間級光圈（鏡頭表現最好的光圈值），我們以CONTOX F/1.4-50MM為例說明：在F/1.4時：底片中心對10 lp /mm的辨識能力約為82％，對20 lp /mm的辨識率約為64％，對40 lp /mm的辨識率約為70％左右，對20lp/mm的辨識率約為57％，對40 lp/mm的辨識率約為30％。
镜头的mtf光学传递函数定义和评价标准
一、镜头的MTF光学传递函数定义MTF即Modulation Transfer Function，是用来描述镜头成像质量的一种指标。
它通过描述镜头在不同空间频率下的成像能力，来反映镜头对图像细节的分辨能力和传递能力。
MTF光学传递函数可以用来评估镜头成像的清晰度和对比度，对于摄影爱好者来说，了解镜头的MTF特性，对选择合适的镜头、掌握镜头的成像质量是非常重要的。
二、MTF光学传递函数评价标准1. MTF曲线：在评估镜头MTF特性时，最常用的方法是绘制MTF曲线。
通过MTF曲线，可以直观地了解镜头在不同空间频率下的成像表现。
一支优秀的镜头其MTF曲线会相对平缓、上升迅速、稳定性好，而一支较差的镜头其MTF曲线则会波动较大、上升缓慢或者表现不稳定。
MTF曲线是评价镜头MTF特性的重要参考依据。
2. 空间频率：在评估镜头MTF表现时，还需要考虑所谓的空间频率。
空间频率是指图像中变化的频率，也称作线对线对数（lp/mm）。
通俗地说，它决定了图像中细节的大小和清晰度。
镜头的MTF值随着空间频率的变化而变化，通过对不同空间频率下的MTF值进行评估，可以全面了解镜头在不同细节下的成像表现。
3. 相对对比度：相对对比度是评价镜头MTF特性的重要指标之一。
它是指能否在同一张影像中保留足够的对比度和细节，从而使得图像清晰度高、细节丰富，对比度强。
良好的镜头MTF表现应该能够保持更高的相对对比度，使得图像质量更佳。
4. 评价标准：要全面评价一支镜头的MTF特性，需要综合考量MTF 曲线、空间频率、相对对比度等指标。
在实际应用中，还需要结合摄影需求、具体场景和个人偏好来综合评价一支镜头的拍摄表现。
三、个人观点和理解对于我个人而言，镜头的MTF特性是非常重要的。
作为摄影爱好者，选择一支适合自己需求和风格的镜头是非常关键的。
而MTF可以让我更全面地了解镜头的成像表现，从而帮助我做出更好的选择。
也可以通过学习镜头的MTF特性，提升自己对镜头成像质量的判断能力，让我能够更好地掌握摄影技术。
MTF定义和计算方式
MTF定义和计算方式MTF (Modulation Transfer Function) 是一种用于评估光学图像质量的重要指标。
它描述了光学系统（如相机、镜头）在传递和还原目标细节方面的能力。
MTF 是一个频率域（或空间域）的函数，它表示传递了多少空间频率的信号成分。
MTF 越高，光学系统就能够更好地保留图像中的细节。
在相机和镜头领域，MTF通常使用线性系统理论来定义和计算。
这种理论假设了光学系统是线性的，并且对不同频率上的信号成分有相同的影响。
根据线性空间不变理论，我们可以通过从输入向量到输出向量的频率响应函数来计算MTF。
MTF的定义如下：MTF(f) = (Mout(f) / Min(f))其中，MTF(f) 是频率 f 上的 MTF 值，Mout(f) 是镜头输出信号的幅度，Min(f) 是镜头输入信号的幅度。
MTF(f)的取值范围在0到1之间。
通常，MTF 是通过对一种被称为 slanted-edge 的测试图像进行量化计算得出的。
这种测试图像包含一条倾斜的边缘，其细节尺寸小到可以充分挑战光学系统的性能。
通过测量边缘的亮度分布，可以获取到相机或镜头在不同频率上的 MTF 值。
计算MTF的具体步骤如下：1. 获取测试图像：使用 slanted-edge 图像，可使用规格化得到一组灰度值介于0到1之间的测试图像。
2.做一维积分：在沿着边缘方向的一个线的每个位置，计算一维亮度积分值。
3.抹掉高空频信号：使用低通滤波器对亮度积分曲线进行平滑，以去除高空频分量。
4.归一化：将亮度积分曲线的最小值归一化为0，最大值归一化为15.计算MTF：计算归一化亮度积分曲线的一阶导数，得到MTF值。
MTF的结果通常以图形方式表示为曲线图或空间频率图。
曲线图表示MTF(f)随频率f的变化；空间频率图则展示了MTF(f)在不同空间位置上的变化。
MTF往往与其它图像质量评估指标（如分辨率、对比度）相互关联。
高MTF值通常表示更好的分辨率和较低的失真程度。
摄像头mtf算法原理
摄像头mtf算法原理宝子们！今天咱们来唠唠摄像头里超级有趣的MTF算法原理。
你知道吗，这MTF 算法就像是摄像头的一个超能力秘籍呢。
咱们先来说说为啥要有这个MTF算法呀。
你看啊，摄像头就是为了把咱们看到的世界准确地记录下来，就像咱们的眼睛一样。
可是呢，摄像头它不是完美的呀，它在成像的时候总会有点小偏差。
比如说，拍远处的东西可能就没那么清晰啦，或者拍一些细节特别多的东西的时候，有些小地方就糊掉了。
这时候呢，MTF算法就闪亮登场啦。
MTF是啥呢？它的全名是调制传递函数（Modulation Transfer Function）。
这名字听起来是不是有点高大上？其实呀，简单理解呢，它就是在衡量摄像头能把物体的对比度在成像的时候保留多少。
啥是对比度呢？就好比你看一幅画，黑的地方特别黑，白的地方特别白，这就是对比度高。
要是灰扑扑的，对比度就低啦。
那MTF算法是怎么去衡量这个对比度的保留情况呢？想象一下，有一个超级简单的图案，比如说黑白相间的条纹。
这个条纹图案就像是一个小测试员，去检测摄像头的能力。
当这个条纹图案通过摄像头成像后呢，原本很清晰的黑白对比可能就没那么明显了。
MTF算法就会去看这个成像后的黑白条纹对比度和原来的对比度相比，变化了多少。
如果变化很小，那就说明这个摄像头很厉害，能很好地保留对比度，成像质量就高。
要是变化很大呢，那就意味着摄像头在这方面有点小弱啦。
你可能会想，为啥要用黑白条纹来测试呢？哈哈，这就像是给摄像头出一道简单又能看出本事的小题目呀。
黑白条纹的间距也很有讲究哦。
如果条纹间距很宽，那摄像头比较容易把它拍清楚，就像咱们走大路一样轻松。
但是当条纹间距变得很窄的时候，就像是走羊肠小道啦，这时候摄像头要是还能把黑白对比拍得很准确，那可就真的是本事大啦。
而且呢，MTF算法不是只看一个方向的条纹哦。
它会从水平方向、垂直方向，还有斜着的方向都去测试。
这就像是全面考察一个人一样，不能只看他一方面的能力嘛。
拍照手机镜头MTF的测量方法
拍照手机镜头MTF的测量方法
朱建新;吴国诚
【期刊名称】《光学仪器》
【年(卷),期】2006(028)002
【摘要】镜头调制传递函数(MTF)的测量有正投影和逆投影两种方法.拍照手机镜头由于体积小、后焦短、所配感光器的像素越来越高,正投影法测量用的
CMOS/CCD受其保护玻璃厚度和自身像素的制约而有局限性;逆投影法颠倒镜头成像系统物和像的位置,克服了手机镜头后焦、像素等的限制.实验结果证明逆投影法能快速测量拍照手机镜头的MTF,方便评定镜头的品质,有较大的实用价值.【总页数】5页(P17-21)
【作者】朱建新;吴国诚
【作者单位】信统光电科技(深圳)有限公司,广东,深圳,518031;信统光电科技(深圳)有限公司,广东,深圳,518031
【正文语种】中文
【中图分类】TH811
【相关文献】
1.拍照手机镜头杂散光测量系统 [J], 朱建新;吴欣达
2.浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 [J], 江少军
3.突破传统玻璃镜头窠臼拍照手机液体镜头揭秘 [J], 陈乃塘
4.突破传统玻璃镜头窠臼拍照手机液体镜头揭秘 [J], 陈乃塘
5.镜头成像畸变的MTF像高测试法研究 [J], 于西龙;龚钱冰;周骅;杜竹青
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
文章编号:100525630(2006)022*******拍照手机镜头M T F 的测量方法Ξ朱建新,吴国诚(信统光电科技(深圳)有限公司,广东深圳518031) 摘要:镜头调制传递函数(M T F )的测量有正投影和逆投影两种方法。
拍照手机镜头由于体积小、后焦短、所配感光器的像素越来越高,正投影法测量用的C M O S CCD 受其保护玻璃厚度和自身像素的制约而有局限性;逆投影法颠倒镜头成像系统物和像的位置,克服了手机镜头后焦、像素等的限制。
实验结果证明逆投影法能快速测量拍照手机镜头的M T F ,方便评定镜头的品质,有较大的实用价值。
关键词:M T F ;拍照手机镜头;逆投影法;后焦;线性CCD中图分类号:TH 811 文献标识码:AM ea sur i ng m ethod of m ob ile phone len sM TFZH U J ian 2x in ,W U Guo 2cheng(Sysn ix Op to 2electron ic Science and T echno logy (Shenzhen )Co .,L td .,Shenzhen 518031,Ch ina ) Abstract :T here are obverse and adverse p ro jecti on tw o m ethods fo r m easu re m odu lati on tran sfer functi on (M T F )of len s .T he vo lum e of m ob ile p hone len s is very s m all ,the back focu s length of len s is very sho rt and reso lu ti on pow er of sen so r is m o re and m o re h igh .T he obverse p ro jecti on m ethod is li m ited becau se of p ro tective glass and p ixel of C M O S CCD .T he adverse p ro jecti on m easu ring m ethod reverse the po siti on of ob ject and i m age in the i m aging system of len s ,it overcom e back focu s length and reso lu ti on pow er li m itati on .T he exp eri m en tal resu lt indicates that adverse p ro jecti on m easu ring m ethodcan sp eedy m easu reM T F of m ob ile p hone len s.It is conven ience to evaluate the quality of m ob ile p hone len s and has a good u tility value .Key words :M T F ;m ob ile p hone len s ;adverse p ro jecti on ;back focal length (B FL );linear CCD 1 引 言自第一台拍照手机在日本诞生至今在不到4年的时间里,照相手机发展迅速,尤其是2004年,多家日本、韩国公司推出200、300万像素的照相手机,国内的一线手机厂商也纷纷推出照相手机新品。
技术创新推动了拍照手机的扩张,2004年全球拍照手机的销量占全部手机销量的44%,预计2006年百万像素以上的拍照手机将成为市场主流[1]。
照相手机的摄像头有光学镜头(len s )、C M O S CCD 感光元件(sen so r )、软排线FPC 等部分组成。
由于光学镜头起到调整焦距将图象清晰地在焦平面上成像的作用,因此镜头的影像品质直接影响拍摄的质第28卷 第2期2006年4月 光 学 仪 器O PT I CAL I N STRUM EN T S V o l .28,N o.2A p ril,2006Ξ收稿日期:2005207211作者简介:朱建新(19622),男,浙江绍兴人,硕士,主要从事光学光电检测设备方面的研究。
量。
一般来说,像素越高,图片的分辨力越高,照片的质量越好,对镜头的要求也越高。
通常用镜头的调制传递函数M T F (m odu lati on tran sfer functi on )或亮暗比(con trast )综合客观地评价镜头的品质。
拍照手机镜头和普通数码相机镜头相比有其特别之处:镜头体积受手机空间的制约,体积小,后焦短;解像力要求也越来越高。
目前M T F 测量系统可选的1 2英寸C M O S 最高像素是320万,其玻璃保护层厚约1mm ,130万像素1 4英寸C M O S 其保护层厚约0.55mm ,相应CCD 的玻璃保护层更厚。
因为测量系统用的感光元件的像素必须高于与被测镜头相配的感光元件的像素且每个像素的尺寸必须小于搭配镜头的感光元件的像素的尺寸,所以V GA 镜头的后焦如果小于0.55mm 、百万像素镜头的后焦小于1mm ,用正投影法来测镜头的M T F ,C M O S 接受感光信号是困难的;用正投影法测量M TF 时,随着镜头解像力的要求进一步提高,找到合适的测量用C M O S 是不易的。
逆投影法可以有效解决这些问题。
2 测量原理测量镜头M T F 的逆投影法是相对于正投影而言,图1是正投影法的测量示意图、图2是逆投影法的测量示意图:图1 正投影测量法 图2 逆投影测量法镜头的M T F 可以用如下公式计算:M =(A -B )(A +B ) 其中A =I p -I d ,B =I v -I d 式中I p 是输出信号电流峰值的平均值,I v 是输出信号电流谷值的平均值,I d 是暗电流,参见图3。
图3 CCD 输出信号波形图M T F 可以叙述为:通过镜头使标准标板(chart )成像时,表示一定空间频率反差传递比率的大小。
空间频率是在像面上每毫米内黑白相间的线对数,以每毫米若干线对表示(lp mm )。
通常,M T F 值随空间频・81・ 光 学 仪 器第28卷率的上升而下降,定性的讲,一个镜头的M T F 值越大越好,M T F 曲线包围的面积越大越好,偏离光轴的点子午方向(S )和弧矢方向(T )的M T F 值越接近越好[2]。
在实际应用中,有意义的是在一定的空间频率下,M T F 随成像面在焦平面附近的位置改变而变化的情况,这时得到的曲线称离焦曲线,更改空间频率只需改变标板(Chart )线对的粗细。
将特殊设计的玻璃标准标板(chart )置于镜头的像面,原则上镜头可以无限靠近chart 面,对镜头的后焦没有限制,在镜头物面处根据需要放置线性CCD (一般测量中心点5和周边0.7像场1、2、3、4点的S 和T 方向的M T F ,共5组10支线性CCD ,见图4),被测镜头由PC 控制步进马达带动升降,能根据设定自动找到最佳像平面。
图4 M T F 测量点分布(5点10支CCD )标准标板上的黑白线对经被测镜头投影到物面上,置于物面的线性CCD 模组将测试条纹的光线能量转换成电信号[3],得到光强强度随离焦位置而变化的电信号,经过放大、A D 转换送入电脑,有电脑计算镜头各点的M T F 值,并画出中心点及周边像场4点的一组离焦曲线,据此,可以判断镜头的品质,分析镜头的优劣。
镜头所搭配的感光元件C M O S CCD 的像素越高,标板上的线对就越细。
逆投影法对镜头所搭配的感光元件的像素没有限制,从10万像素到200万像素,甚至300万像素、500万像素,只要标板的线对足够细。
例如:8Λm 线宽的标板,对应镜头的中心M T F 为60lp mm ;4Λm 线宽的标板,对应镜头中心的M FT 为125lp mm ,而现在的光刻技术已能方便地满足加工标板的要求。
对镜头来说,成像面边缘的分辨能力只有中央分辨力的50%～70%,为了保证全画面的分辨力,中心区域线对细,周边线对相对较粗。
130万像素的手机镜头可以选用中心6Λm 周边8Λm 线宽的标板。
3 系统的组成根据测量原理,组成M T F测量系统如下图5 测量系统框图系统有三大部分组成:3.1 电子部分信号采集卡——接收CCD 输出的信号;・91・第2期朱建新等: 拍照手机镜头M T F 的测量方法 信号交换处理卡——放大采集卡信号并进行模 数转换;马达驱动器——将电脑送来的脉冲信号转换为推动步进马达所需之电流变化驱动马达,自动寻找最佳像平面;电脑——CPU —P 41.8G 以上,HD —40G ,RAM —256M 。
3.2 机械部分测试平台——有标板与光纤灯源组成,冷光源(截断红外线)通过光纤传光束由标板正下方往正上方打光,经被测镜头投影于CCD 模组上。
平台的精密机械微调机构可调节标板的平面度、镜头光轴和标板的同轴度。
CCD 模组——5组CCD (中心一组,0.7像场四点四组)将测试条纹的光信号转换成电信号,每组电压耦合元件模组包含两支互相垂直CCD (To sh iba TCD 21201D )及信号采集电路。
每组CCD 装在滑轨上,径向位置可调,物面的位置可以根据不同规格镜头的需要上下调节。
3.3 信号处理软件发展于W indow s 2000平台的控制和处理软件是运作的核心。
它包括信号处理和计算(CCD 信号切换定位,亮暗比值计算,后焦计算,焦深计算,最佳像平面寻找及判断),马达控制(步进马达速度、步距的控制),人机介面(镜头校准与自测,主画面显示镜头的品质优劣,测量结果显示、存档和打印)。
4 实验结果被测镜头用专用治具固定在测试平台上。
图6为一款130万像素(1G 2P )拍照手机镜头M T F 测量的主画面。
图中右下是测量结果(和在电脑中预先设定的合格值比较后综合判定O K 或N G ),左下是5点10条离焦M T F 曲线,右上是后焦BL F 和焦深DO F ,左上是5点10个M T F 值,中间长条图是5点10个M T F 动态值。
图6 测量结果和界面手机镜头的M T F 逆投影测量系统能快速、准确、可靠测定拍照手机镜头的成像品质及相关的光学特性。
用电脑作为计量工具,简化了操作过程,测量一个镜头平均用时5s ～10s ,效率较高。
除了在生产线上检验镜头M T F 的合格率,亦可分析镜头组装上的缺陷。