光学系统调制传递函数MTF测试方法

时间: 2024-03-31 17:14:35 |   作者: 成功案例

  光学系统调制传递函数MTF测试是检测镜头反差和分辨率科学的表示方法，照相机制造商通过发布MTF曲线来展示镜头的理论性能指标。那么光学系统调制传递函数MTF怎么测试呢？本文就给大家粗略地介绍一下。

  光学系统MTF被定义为空域中的光强场为正弦分布时，像的调制度与物的调制度之比。测试MTF，一般有干涉发、分辨率法、线扫描法和小光点注入法等。

  干涉仪可以测量光学系统的MTF，使用氦氖激光器为光源，通过测量系统的干涉条纹计算出波像差和MTF，同时得出被测系统的泽尼克系数，属于干涉法。

  分辨率法是在光具座上测试光学系统的MTF，在光具座的焦平面处安置不同空间频率的测试卡，一般都会采用高对比度测试卡，在被测光学系统焦平面处得到测试卡的像，不同空间的频率，测试卡像的对比度不同，以空间频率为横坐标，以像的对比度为纵坐标，拟合各个频率点后，就得到被测光学系统的MTF曲线，这种方法简单易行。

  线扫描法是通过狭缝扫描得到系统的线扩散函数，再经过傅里叶变换，得到MTF。像质评价仪就是采用线扫描法测量光学系统和相机MTF的一种仪器。

  由于光电成像系统的调制传递函数（MTF）值与其对比度传递函数（CTF）值有直接对应关系，因此，一般是通过测量对比度传递函数（CTF）来换算获得调制传递函数（MTF）。

  该方法的基本工作原理是，将特定空间频率的明暗相间的高对比度矩形测试卡置于准直仪的焦面处作为物，并用均匀辐射源照射，在相机焦面处采集获得其像，各种空间频率测试卡的像的调制度与物的调制度之比在零空间频率处归一并进行拟合，即得到对比度传递函数（CTF），根据拟合方程，就可以求出给定空间频率处的CTF值。测试MTF用的准直仪焦距为相机焦距的15倍，且在计算被测系统的调制传递函数时，准直仪的调制传递函数应当扣除。

  利用MTF评价空间分辨率有时也许会出现与线对卡检测结果较大偏差的情况，问题大多有以下几点。

  1、噪声。噪声不可避免地使数据具有一定的缺陷，如外围数据的振荡、数据的非对称性均影响了MTF曲线。对于噪声处理的较好方法是对多次实验进行平均，抑制噪声减小误差。

  2、非均匀性。非均匀性使得数据出现不应有的突变，数据经傅里叶变换后产生较大的振荡导致误差。这能够最终靠实验前对设备做匀场或校正等方法提高图像的均匀性，从而减小MTF曲线、数据的离散性。由于不可能获得完全连续的数据，计算中将不可能避免地产生误差，快速离散傅里叶变换将没有办法获得原始数据的完整频谱，结果产生一定数据误差。

  4、算法的局限性。由于所选的离散快速傅里叶变换算法、插值算法、求导算法等算法自身的局限性，不可避免地引入一定的误差。

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