렌즈 사양을 담은 PDF 형식의 데이터시트에서는 다음과 같은 정보를 찾을 수 있습니다.

● 렌즈 시스템의 가우시안(Gaussian) 데이터

● 렌즈 시스템의 단면도

● 주변광량비(relative Illumination)

● 왜곡(Distortion)

● 분광투과율(spectral Transmission)

● MTF(Modular Transfer Function)

● 치수(Modular Transfer Function)

 

 

주변광량비(relative Illumination)

 

렌즈에서 모든 이미지는 중앙 부분에서 가장자리까지 세기가 모두 다릅니다. 이를 통해 나쁜 결과를 초래할 수 있습니다. 그러므로 특정 애플리케이션에 적합한지를 결정하기 위해 이 영역에서 렌즈 성능을 검사해야 합니다. 관련해서 여러 요인이 있습니다. 조도는 이미지 서클(image circle)의 중심에서 가장자리로 자연적으로 감소합니다. 감소하는 양은 필드 각도의 코사인 4 제곱입니다.

조명이 균일한 상황에서 영향을 주는 두 번째 주요 요소는 이미지의 기계적인 비네팅(vignetting)입니다. 이것은 간단하게 일부 광선이 기계 부품, 배럴 벽에 의해 차단되는 것을 의미합니다. 비네팅(vignetting) 효과는 매우 작은 조리개를 사용하여 감소시킬 수 있습니다. 따라서 조명을 그래픽 표현으로 여러 조리개를 나타낼 수 있어야 합니다.

 

 

왜곡(Distortion)

 

왜곡(Distortion)은 이미지 평면에서 개체의 기하학적 표현이 변화하는 것을 의미합니다. 사각형을 이미지화할 때 광학 시스템의 왜곡이 각각 양의 값인 경우 핀쿠션으로 복제되고 음의 값인 경우 배럴 모양으로 복제될 수 있습니다.

배럴 또는 핀쿠션 모양의 왜곡은 또한 이미지 높이를 변경시킬 수 있습니다. 또한, 배율을 변경할 수도 있습니다. 데이터시트에서 왜곡은 항상 특정 애플리케이션에 해당하는 방식으로 표현됩니다. 예를 들어 확대 렌즈의 경우 이미지 평면으로 더 확대된 자판으로 나타냅니다.

 

 

분광투과율(spectral Transmission)

 

모든 광학 재료들은 특정 파장에서 투과율이 다릅니다. 이러한 재료들은 일부 파장을 반사하거나 흡수합니다. (재료에 따라 흡수량과 반사량 모두 다릅니다.) 렌즈 또한 다양한 유리 유형과 조합으로 제조됩니다. 각 유리 유형과 표면 코팅 유형에 따라 별개의 분광투과율(Spectral transmission)을 나타냅니다. 따라서 렌즈를 평가할 때 분광투과율(Spectral transmission)로 실제 투과되는 데이터를 연구하는 것이 매우 중요합니다. 앤비젼이 제공하는 모든 Schneider 렌즈들은 우수하고 선명한 색을 가진 이미지를 생성하도록 계산되고 제조되므로 따뜻하거나 차게 연출되는 렌즈의 미묘한 경향을 알 수 있습니다. 또한, 다른 렌즈들과 비교하는 데에 사용할 수 있고, 일부 경우에 부적절한 렌즈의 구매를 방지할 수 있습니다.

 

 

MTF(Modular Transfer Function)

 

세기 변화가 광범위하고 미세한 라인들이 분포된 거칠고 미세한 구조로 다양하게 구성된 장면과 이상적인 렌즈가 있다고 가정해 보면 이 상황에서 이상적인 렌즈는 개체를 충실히 재생합니다. 더 정확하게 설명하면 이미지에서 공간적인 밀도 변화는 라인의 너비와 관계없이 개체에서의 세기 변화를 정확하게 표현합니다.

이상적인 상황을 논의했지만, 현실에서는 실현될 수 없습니다. 현실에서는 굵은 선이 얇은 선보다 더 쉽게 재현할 수 있고, 굵은 선은 얇은 선보다 더 높은 콘트라스트로 재현될 수 있습니다. 개체 또는 이미지에서 ㎜당 라인 쌍의 수를 세려 공간 변화를 참조합니다.

MTF(Modulation Transfer function)는 원래 개체의 이미지 평면에서 남아있는 변화량을 비교합니다. 공간 주파수 함수(lp/mm)로, 왼쪽 그림과 같이 결과는 퍼센트 단위로 표시됩니다.

공간 주파수가 증가하면 MTF는 감소하는 것을 알 수 있습니다. 공간 주파수가 증가함에 따라 어떤 지점에서 MTF는 0이 될 것입니다. 고려해야 할 공간 주파수의 전체 영역에 걸쳐 렌즈의 MTF(modulation Transfer function)가 높아야 합니다. 특정 애플리케이션에 대한 공간 주파수의 상한값은 필름/CCD 공식 크기, 필름/CCD 유형, 렌즈 조리개, 원하는 성능 등과 같은 특정 요소에 따라 다릅니다.

통상적인 방식으로 수행되는 단일 MTF 그래프는 이미지 내 어디든지 될 수 있는 작은 이미지 영역을 나타내지만, 일반적으로 최대 이미지 대각선 간격으로 축에서 이루어집니다. 전체 이미지 서클(image circle)에 걸친 렌즈의 성능을 평가하려면 여러 개의 MTF 그래프를 검토해야 합니다.

결과적으로, 우리는 다른 MTF 그래픽 표현 방법을 사용합니다. 이 방법은 일부 의미 있는 공간 주파수를 위해 이미지 높이의 함수로서 MTF를 나타냅니다. 이 그래프 유형을 확인하면 렌즈의 전반적인 성능을 평가하기가 비교적 쉬우므로 데이터시트에는 이 방법을 사용하여 표시합니다.

물론, 이것은 매우 단순하지 않습니다. 렌즈에서 빔 광선이 나타내는 속성은 입사각에 따라 다릅니다. 이것이 의미하는 바는 바로 직각으로 찍은 이미지와 다른 방향으로 찍은 이미지의 개체 패턴은 다르게 재현된다는 것입니다.

따라서 렌즈를 정확하게 평가하려면 테스트 패턴을 하나 이상의 방향으로 선택해야 합니다. 오른쪽 그림과 같이 일반적인 상황에서는 상호 수직 방향의 라인 요소 2개만 선택해도 충분합니다.

따라서 테스트 패턴의 radial 및 tangential 방향을 나타내는 MTF 데이터 2개를 사용해야 합니다.데이터시트의 다이어그램에서는 tangential 방향에 대한 MTF는 점선으로 표시됩니다.

다양한 방법으로 렌즈를 사용할 수 있지만, MTF 데이터로 표현되는 렌즈의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 특히, 이미지 배율, 렌즈를 사용할 조리개 등은 렌즈의 성능에 큰 영향을 미칩니다.

특정 광학 시스템에서는 이론적인 성능 한계는 항상 있습니다. 이 한계는 또한 광각 렌즈에서 중요한 화각에 따라 달라집니다. 일반적으로 화각의 코사인 값으로 MTF 값이 감소합니다. (radial orientation) 그리고, 화각의 코사인 3제곱 값으로 MTF 값이 감소합니다. (tangential orientation)

아래 그림은 화각 함수로 f22에서 20 lp/mm의 회절 한계(완벽한) 광학 시스템의 예제입니다.

 

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