光学镜片TV解像研究报告

TV解像研究報告 1.引言 TV解像是評價鏡頭解像一種測試方式,就是鏡頭組立到相機拍照解像CHART,影像傳送到電腦或電視顯示判斷解像力的大小, 2.基本概念2.1空間頻率 如果想要暴一個目標通過光學系統成像,就有必要首先對目標要有一個了解.例如,一個黑白相間的週期目標,如圖一所示,很明顯,它們的黑白間距是相同的,我們把這樣的間隔稱為目標的週期,記作p.把單位長度內亮度起伏的次數定義為空間頻率,記作N,則N=1/P.如果目標的亮度分布是正弦分布的,那麼空間頻率N就用單位長度內實際的正弦波的數目來表示 p p (a) (b)圖一.如果把圖一所示的圖案經光學系統成像,其像面上的能量分布必定有一定的擴散,顯然對於頻率低的目標(a),其像能分開的距離大些,而頻率較高的目標(b),其像必然在能量較低的地方出現模糊,即明暗程度的差別要降低.因此,可以想象得到光學系統對於頻率低而明暗差別較大的目標成像必然更清晰些.也即是說, 原本充足的反差可以很容易辨識出兩條線來，而當空間頻率加大時，也就是線條越緊密時，反差也逐漸縮小，終於反差衰減到全部變成灰色，再也分辨不出黑白條紋來就表示鏡頭的解像力已到極限。（如下圖二） 銳利度和反差的對比空間頻率 / Spatial frequency由小-大(原始尺寸）1.（1X放大）2.（3X放大）3.模擬拍攝 ISO12233以目測法判斷相機鏡頭的解像力100的反差比，只有在理想狀態下才可能出現。鏡頭解像力較差，但對比反差尚可。解像力和反差均無法比對（表示鏡頭已達極限） 圖二2.2.對比傳遞函數MTF假定輸入光波的光強變化和平均光強之比為M,也就是交變成分和直流成分之比為M(圖三),經過光學系統的濾波作用,使輸出光波交變成分與直流成分之比變成m。m永遠小於M.。m或M還可以成為“反衬度” 或“調制度” 。m光學系統 M , 圖三 調制度的傳遞MTF隨著空間頻率的增加而減少的情形,如圖四所示 圖四2.3截止頻率 光學系統的MTF降低到零時所對應的空間頻率,該頻率就是截止頻率. 截止頻率決定了光學系統的分辨力.3 .MTF與成像清晰度 MTF函數曲線,表示空間頻率從疏到密連續變化經過光學鏡頭後的變化.一個好的鏡頭,自然要求各種空間頻率下MTF值都盡可能高.一般來講,圖像的低頻成份與層次感關係比較密切,而高頻成份則決定了分辨率. 所謂層次,指的是圖像中最黑的部分與最白的部分之間的過渡”層次”.例如把黑和白之間分成8即級,64級,256級等等,級數越高,層次感越豐富.一幅高貲量的圖像,不僅要求高的分辨率,好要求豐富的層次感. 一般來說,MTF值越高,鏡頭的成像貲量越好.但是也並不是絕對的.例如,人物的特寫鏡頭要求有較為豐富的層次感,面部的分辨率又不宜過高,否則,臉上的雀斑,皺紋就過於明顯. 如圖五所示兩條典型的MTF曲線,其中鏡頭I的MTF曲線的截止頻率高於鏡頭II的MTF曲線的截止頻率.但在低頻和中頻 段,I的傳遞特性都不如II,因此總的來看,II的清晰度比I好,儘管I的分辨率比II高.空間頻率VMTFIII 圖五 兩條典型的MTF曲線 4利用MTF檢測TV解像把鏡頭組立到相機,拍攝MTF 測試圖，可以得到兩種數據: 對比和銳利度。而藉由計算空間頻率 和 MTF 之間的關係，由電腦軟體的協助，透過數據的整理繪製成圖 ; 這樣就可以將數據轉換成圖(如圖四所示)用MTF評價TV解像可以有以下幾種方法:1,比較分析MTF曲線,如圖五所示2,根據光學系統的要求,選取一個或多個特定空間頻率的MTF