1、光学传递函数MTF

MTF是什么？

光学传递函数（optical transfer function）是指以空间频率为变量，表征成像过程中调制度和横向相移的相对变化的函数。光学传递函数是光学系统对空间频谱的滤波变换。一个非相干照明的光学成像系统，像的强度也是线性的，满足叠加原理。在我们评价镜头好坏是，不但要考虑低频、中频和高频的调制传递函数（MTF）的大小，还要全面评价对应于不同视场的一系列传递函数曲线。轴外视场对于水平方向（子午方向）放置的余弦光栅和垂直方向（弧矢方向）放置光栅的调制传递函数并不相同，所以要同时考察子午MTF和弧矢MTF。一般说来，调制传递函数曲线整体越高，系统的成像质量越好。

MTF就是综合评价一个镜头成像好坏的标准，MTF二维坐标曲线通常Y轴是数值（0~1），X轴是空间频率（lp/mm），也就是多少“线对”。低频评价成像后图像的对比度（反差），高频是考察镜头的清晰度和分辨力，也就是细节分辨的能力。比如摄影镜头，通常用10lp/mm来考察反差效果，一般MTF值要高于0.7才算好，高频考察30lp/mm，通常半视场范围内要大于0.5，边缘视场大于0.3。

而对于一些光学仪器或者工业镜头，对高频有着更高的要求，计算我们要考察的高频公式如下：

频率=1000/(2×传感器像元尺寸)

如果您使用的传感器像元尺寸为5um，那么MTF高频应该考察100lp/mm，MTF的实测值高于0.3，那就是一个比较好的镜头了。

2、畸变

畸变，就是变形，分为枕形畸变和桶形畸变。

畸变是和视场有关的，视场角越大，畸变越大。对于常规的摄影镜头、监控镜头畸变在3%以内是可以接受的，对于广角镜头，畸变可以在10%~20%，而鱼眼镜头，畸变可以是50%~100%。

那么如果确定自己想要的镜头应该畸变控制在多少呢？

首先明确你的镜头用途，如果是用于摄影或者监控，那么畸变3%以内是允许的，但如果是用于测量，畸变应该小于1%，甚至更低（取决于你的测量系统所允许的系统误差）。

3、艾里光斑

艾里光斑是点光源通过理想透镜成像时，由于衍射而在焦点处形成的光斑。中央是明亮的圆斑，周围有一组较弱的明暗相间的同心环状条纹，把其中以第一暗环为界限的中央亮斑称作艾里光斑。夫琅禾费衍射的光强分布与[J1(x)/x]^2成正比，J1(x)是一阶贝塞尔函数，x=πDsinθ/λ，J1(x)有无数个零点，前三个为3.832，7.016，10.173。光斑的一级暗环对应J1(x)的第一个零点3.832，即2πsinθ/λ=3.832，也就是sinθ=1.22λ/D时，出现了一级暗环。相应地，后续的每个零点都对应相应的二级暗环，三级暗环……，暗环和暗环之间还有亮环，但能量迅速衰减。一般我们常说的艾里光斑，就是中心最亮的这个光斑，即从中心到一级暗环的这个范围。因此也就有了每提艾里光斑必提到的1.22λF的这个公式，对照上面的一级暗环角度公式，我们看到/D被换成了F数，二者之间相差一个焦距f,这就是半角宽度换算成焦平面上光斑半径的结果。

我们看到，从一个艾里光斑的中心3到另一个艾里光斑的中心5，依次经历了一个从最亮到最暗再到最亮的过程。因此，一个线对(两个像素)的宽度等于艾里光斑的半径大小。当然由于它们是这么密，实际上暗部和亮部没差多少，MTF非常差，只有0.09。在这个频率往上，系统是衍射受限的。哪怕没有任何像差，MTF都很差，细节几乎不可分辨。

在实际应用上，如果对图像的细节分辨要求比较严格，比如以下光学测量系统，需要把高频的MTF做到0.2以上才好。

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