如何更精准地评测一款镜头？

如何更精准地评测一款镜头？

在当今市场上，镜头种类繁多且品牌众多，如何精准评测一款镜头成为视觉工程师的重要课题。从应用角度而言，评价镜头性能最重要的几个参数有：MTF（包含了分辨率和对比度）、远心度、畸变率、相对照度。本文将通过一个实际案例，结合MTF分析，探讨被测物选择对镜头性能评价的重要性。

场景描述

客户根据项目实际的精度需求，选择了一款500万像素、2/3英寸、3.45微米像元的相机，并希望为其选配一只合适的FA镜头。在产品介绍后，客户提出使用多种品牌、相同焦距的镜头进行实际测试。然而，在测试过程中，客户建议使用名片作为被测物，这引发了对测试方法的深入思考。

MTF分析

让我们回顾调制传递函数（MTF）的基本知识。如下示意图所示，有a、b、c、d四只镜头，在不同的空间频率（1mm内的黑白线对数，单位为lp/mm）下，镜头的成像表现存在差异。

具体分析如下：

• a：低频至高频下降缓慢；
• b：低频表现较好，但中高频性能骤降；
• c：低频至高频性能都弱于a镜头；
• d：低频至高频性能骤降。

由上图可以看出，镜头的成像质量与评价时的空间频率密切相关。如果选择名片、格子线等细节部分肉眼都清晰可见的物体作为被测物，此时对应的空间频率极低，通常不到1lp/mm，接近于上图的坐标原点。在这种情况下，不同镜头的表现差异可能不明显，容易产生各个镜头都差不多的假象。

然而，若要达到系统精度要求，需镜头分辨率能匹配500万像素、3.45微米像元的相机分辨率，则需镜头在150lp/mm时，MTF≥20%。从上图来看，只有镜头a和c能满足要求。若误选了b或d，则此时镜头作为系统的短板，将限制相机的分辨率。

测试建议

为了客观且简便地评价镜头的MTF（清晰度和对比度），建议使用USAF 1951分辨率测试板作为测试靶标，并搭配背光源进行测试。此测试板越往里细小的条纹对应越高的空间频率。通过实测案例，可以客观地得到：

• 不同位置成像性能的一致性好坏；
• 同一位置时，镜头的截止频率，即分辨率极限；
• 镜头从低频到高频整个范围内的对比度。

通过这种方式，可以更准确地评估镜头的性能，为实际应用提供可靠的参考依据。