درک و محاسبه عملکرد یک لنز ممکن است دشوار باشد. متغیرهای زیادی وجود دارند که بر عملکرد لنز تأثیر می‌گذارند، از جمله پراش، انحرافات نوری، معیارها و فلسفه طراحی، و تلورانس‌ها و خطاهای ساخت. برای دستیابی به عملکرد بهینه سیستم، هم طراحان نوری و هم کاربران نهایی باید به معیارهای مورد استفاده برای نمایش عملکرد اندازه‌گیری شده لنز دسترسی داشته باشند. این عملکرد لنز اندازه گیری شده در قالب منحنی های تابع انتقال مدولاسیون (MTF) ارائه می شود.
تابع انتقال مدولاسیون (MTF)
منحنی تابع انتقال مدولاسیون (MTF) یک متریک متراکم اطلاعاتی است که نحوه بازتولید کنتراست لنز را به عنوان تابعی از فرکانس مکانی (رزولوشن) نشان می دهد. این منحنی ها یک نمای ترکیبی از اینکه چگونه انحرافات نوری بر عملکرد در مجموعه ای از پارامترهای اساسی تنظیم شده بر اساس نیاز برنامه تأثیر می گذارد، ارائه می دهند. بدانید که تغییر هر تنظیمی در یک سیستم بینایی، از جمله پارامترهای اساسی، ویژگی‌های منحنی را تغییر می‌دهد. پارامترهای اصلی لنز و تصویربرداری در Imaging Fundamentals تعریف شده‌اند.
شکل 1 نوع رایج منحنی MTF را نشان می دهد که مدول تابع انتقال نوری (کنتراست) در مقابل فرکانس (رزولوشن) را توصیف می کند. نحوه تعیین فرکانس در Resolution پوشش داده شده است. این منحنی یک نمای کلی از عملکرد لنز در یک فاصله کاری خاص (WD)، f/#، اندازه سنسور و محدوده طول موج ارائه می‌کند. از آنجایی که منحنی های MTF اطلاعات وضوح و کنتراست را به طور همزمان نشان می دهند، لنزهای متعدد را می توان بر اساس نیازهای کاربردی ارزیابی کرد و با یکدیگر مقایسه کرد. در صورت استفاده صحیح، منحنی‌های MTF می‌توانند برای تعیین امکان‌پذیری یک برنامه استفاده شوند.
شکل 1: منحنی عملکرد MTF کنتراست در مقابل فرکانس را نشان می دهد.
در حالی که چندین روش برای نمایش MTF وجود دارد (به عنوان مثال فرکانس MTF v، MTF در مقابل میدان)، یک روش رایج برای بیان آن برای فرکانس MTF v با منحنی های رنگی متعدد (مشکی، آبی، سبز و قرمز) است. خط مشکی یکدست در بالا، حد پراش عدسی است و حد مطلق عملکرد لنز را نشان می دهد. مهم نیست که عملکرد لنز چقدر پیشرفته است، نمی توان آن را تغییر داد تا بالاتر از این خط باشد. خطوط رنگی اضافی روی منحنی زیر حد پراش عملکرد واقعی MTF لنز را نشان می دهد. آنها با ارتفاعات مختلف میدان (موقعیت در سراسر سنسور) مطابقت دارند. در این مورد، سه ارتفاع میدان مختلف نشان داده شده است: روی محور (آبی)، که مرکز دایره تصویر را نشان می دهد. 70% قطر دایره تصویر (سبز)، که حدود نیمی از مساحت تصویر را نشان می دهد. و دایره کامل تصویر (قرمز) که گوشه سنسور تصویر در حال استفاده است. توجه داشته باشید که برخی از منحنی ها حاوی نقاط میدان بیشتری برای تجزیه و تحلیل هستند.
یکی دیگر از ویژگی های قابل توجه در منحنی ها، تفاوت بین خطوط توپر و نقطه چین است که در منحنی با حروف T و S نشان داده می شود که نمایانگر صفحات مماس (T: yz) و ساژیتال یا “شعاعی” (S: xz) هستند. تمرکز، به ترتیب. این میدان ها به دلیل انحرافات ناشی از عدم تقارن، مانند آستیگماتیسم، متفاوت هستند، به همین دلیل منحنی های مماسی و ساژیتال روی محور جداگانه وجود ندارد. این تغییر باعث می شود که نقاط میدانی در یک جهت سریعتر از جهت دیگر با هم ترکیب شوند و سطوح کنتراست متفاوتی را در محورهای مختلف در یک فرکانس ایجاد کنند. مهم است که هنگام ارزیابی یک لنز برای یک کاربرد معین، پیامدهای پایینی این دو خط را در نظر بگیرید. به طور کلی به حداکثر رساندن سطح کنتراست در کل سنسور برای به دست آوردن بالاترین سطوح عملکرد در یک سیستم سودمند است. اگر شیب یا مرکززدایی عنصر وجود داشته باشد، همانطور که در لنزهای تولیدی وجود دارد، عدم تقارن باعث می شود منحنی های T و S متفاوتی روی محور نیز وجود داشته باشد، اگرچه این هرگز در منحنی های MTF نشان داده نمی شود.
نویسندگان : Gregory Hollows, Nicholas James