[기하광학 실험 A+] MTF 실험

목차

I. 실험 목적

II. 기본이론
1. Optical Transfer Function 과 Modulation Transfer Function
2. LSF(Line Spread Function)과 ESF(Edge Spread Function)
3. F number

III. 실험 방법

IV. 실험 결과

V. 결론

본문내용

실험 목적
광학계의 성능 지표인 MTF를 이해하고 ImageJ를 통해 MTF 측정하여 실제 스마트폰 카메라 렌즈의 성능을 평가할 수 있다.

기본이론
1. Optical Transfer Function 과 Modulation Transfer Function
Optical Transfer Function 은 카메라, 현미경, 눈과 같은 광학계의 주파수에 따른 특성 변화이다. OTF 는 렌즈의 성능지표 중 하나이다. OTF 는 다음과 같은 꼴이다.

<중 략>

그림 2 . ideal MTF curve

그림 2 는 이상적인 MTF 곡선의 모습을 보여준다. 가로축은 공간 주파수이며 세로축은 MTF 이다. 공간 주파수는 공간상에서 물체가 얼마만큼 반복되는가를 숫자로 표현한 것이다. 만일 흑/백 쌍이 1mm 에서 1 개 존재하면 1cycle/mm 이다.
그리고 흑과 백 각각의 길이는 0.5mm 이다.
MTF 곡선에서 볼 수 있듯이 공간 주파수가 높을수록 MTF 가 줄어든다. 즉 흑/백 쌍이 아주 촘촘히 들어있으면 이미지는 이를 선명하게 표현하지 못한다.

그림 3. Object 와 Image 사인파 변화, 흑백쌍이 좁은 공간에 빽빽히 들어있는 곳 즉 공간주파수가 높은 영역의 Image 사인파는 그 진폭이 낮아짐을 보여준다.

2. LSF(Line Spread Function)과 ESF(Edge Spread Function)
슬릿과 같이 길고 얇은 틈을 통과한 빛이 광학계를 통과해 맺힌 상을 LSF(Line Spread Function)이라 한다. LSF 은 PSF(Point Spread Function)을 적분하여 델타함수꼴로 얻을 수 있다. ESF 는 가장자리가 불명한 이미지의 결과이다. ESF 는 LSF 의 적분꼴이다.

참고자료

· Frank L. Pedrotti, Leno M. Pedrotti, Leno S. Pedrotti, Introduction to Optics, Cambridge University Press, 2018, p.471