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如何檢測鏡頭的成像質量

日期:2020-07-26 06:05
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摘要: 如何檢測鏡頭的成像質量 由于這幾年新的相機不斷涌現,配套的鏡頭更是品種繁多,在選購鏡頭時有很多疑難和困惑,本文給您答疑解惑。 1.實驗室中解像率的測定 A目測法 目測法是*為常見的一種鏡頭質量測量方法。測定裝置如圖1所示。檢驗時要用到下面的光學儀器:照明燈、解像率板、平行光管、鏡頭夾持器和測量顯微鏡等。 1.照明燈 2磨砂玻璃 3解像率板 4平行光管 5凸透鏡 6被測鏡頭 7鏡頭挾持器 8測量顯微鏡 9光具座 測量的步驟:把解像率板放置在平行光管的前面。讓燈光均勻照明解像率板,經平行光...
如何檢測鏡頭的成像質量
由于這幾年新的相機不斷涌現,配套的鏡頭更是品種繁多,在選購鏡頭時有很多疑難和困惑,本文給您答疑解惑。
1.實驗室中解像率的測定
A目測法
目測法是*為常見的一種鏡頭質量測量方法。測定裝置如圖1所示。檢驗時要用到下面的光學儀器:照明燈、解像率板、平行光管、鏡頭夾持器和測量顯微鏡等。
1.照明燈 2磨砂玻璃 3解像率板 4平行光管 5凸透鏡 6被測鏡頭 7鏡頭挾持器 8測量顯微鏡 9光具座
測量的步驟:把解像率板放置在平行光管的前面。讓燈光均勻照明解像率板,經平行光管產生一個像,這個像被當作鏡頭的被攝物,經被測鏡頭匯聚后,在該鏡頭像方焦平面處結成一清晰的影像。測量者通過顯做鏡,觀看該影像來了解鏡頭的解像率。

WT1005-62
型柵格狀解像率圖案
常見解像率板有兩種類型:柵格狀板和輻射狀板。柵格狀解像率板上的圖案有很多種形式,美、日等各國并不相同。我國目前普通采用的是wTIOO5-62型標準圖案,如圖所示。測試者通過顯微鏡找出解像率板的影像中四個柵格均能被分辨開的*細密的那一組柵格(如25組均能清晰分辨,則改換序號較小的另一塊解像率板測量),并記住其編號。然后根據編號查找出對應的解像率或通過有關公式計算得出鏡頭的解像率。

72
條式輻射狀解像率圖案
輻射狀解像率板由一系列黑白相間的放射狀條紋組成,如圖3所示。*常見的輻射狀解像率板由72 個放射條紋(即黑白36對)組成,每個條紋占n/36弧度。當輻射狀解像率板和被測照相機鏡頭安裝到光具座上檢測時,在被測量鏡頭像方焦平面處,將形成輻射狀圖案的清晰影像。影像愈靠近圖案中心,呈現出的條紋愈細密,在距扇形中心的某一距離處,相鄰扇形條密集到人眼無法分辨開時,從而在圖案中央部位形成一個無法辨認出條紋的模糊圓斑。測試者可通過測量顯微鏡中的標尺,測得該模糊圓斑的直徑,然后查找出對應的解像率或通過有關公式計算得出結果。
B拍攝底片檢測法
這一測量方法用于傳統照相機,其原理是:用鏡頭來拍攝解像率標板,然后用顯微鏡檢查底片上1mm范圍內能清晰分辨出的線條對數。能分辨的線條對數愈多者,其解像率愈高。這一方法所測量的解像率與感光膠片本身的解像率有關。為減小膠片因素的影響,要選用精細顆粒的上等膠片,并進行標準曝光和標準沖洗。
不同等級照相機鏡頭的解像率標準也不相同。我國對35mm照相機和120中畫幅照相機鏡頭規定了國家檢測標準,參見表1。
攝影解像率標準規定檢測的要**:
a.標準解像率板的照明應均勻;
b.拍攝時影像與物體間的比例:35mm照相機為1:50,120中畫幅照相機為1:30(標準解像率板剛好充滿畫面);
c.鏡頭主軸應通過標板中心,并與標板垂直;
d.鏡頭光圈開至*大,**調焦后正確曝光得到影像;
e.通過標準顯影后得到底片,用30倍或50倍顯微鏡進行檢測。
目測法與拍攝底片檢測法相比,前者精度高,測定快捷,但需要復雜的設備;后者誤差略大,程序較多,但不需昂貴的設備。
C星點檢測法
星點檢測法如同目測法一樣,也需在光具座上完成。與目測法不同的是,用星點板取代了解像率板,并對光源增加了要求。
星點檢驗的原理是使被測鏡頭對準星點板成像,然后通過顯微鏡觀察圖像的形狀和大小,可迅速評定出鏡頭的成像質量好壞,并可根據呈現出的差異分析出引起像差的原因。
與其他評價方法相比,星點檢驗法具有下述特點:形象直觀、靈敏度高、判斷迅速,并可找出引起質量缺陷的原因,因而在光學工廠的生產測試中廣泛應用。但此法需借助專用的光學儀器,而且觀測結果測量者的主觀經驗影響較大,因此,不同水平人觀測到的結果可能會有一定的差別。
D光學傳遞函數法
測量鏡頭解像率更科學更先進的方法是光學傳遞函數法。
眾所周知,鏡頭是一個光學信息傳遞系統,光學傳遞函數法通過研究信息傳遞過程中鏡頭衍射、透過率等因素,綜合評定鏡頭成像質量的優劣,并通過解像率和明銳度的分析,得出鏡頭對影像產生的作用情況。這種方法被廣泛運用于鏡頭的設計、生產和評測等方面。
光學傳遞函數法需要復雜的設備和計算。人們常說的鏡頭MTF曲線圖就是通過這種方法得到的。
以上的檢測方法雖然讀起來有些深奧,不容易讀懂,但是,從中我們可以看到鏡頭的測定是有許多科學的方法,是一個非常嚴謹的事情。科學工作者正是通過這樣的方法,為我們手中的相機鏡頭劃定著等級,為我們的影像質量推薦著合適的拍攝工具。
我們了解到實驗室中幾種鏡頭測量方法后,可以根據目測法、拍攝底片檢測法、星點檢測法得出的數據,和表1中鏡頭的解像率標準進行對比,就可以比較明確地知道鏡頭的質量情況。
在了解和對比鏡頭質量情況的時候,有一點要特別注意,那就是解像率數值的得出條件,如果條件不同,解像率數值的對比只能做參考,而不能做量化的理解。而且,上面幾種測定的解像率不能當作鑒別鏡頭優劣的唯壹標準,而應兼顧實用效果,如影調是否細膩豐富,色彩還原是否真實,有無變形等。
現在,網絡和資料上比較多見的是用光學傳遞函數圖來介紹鏡頭質量,很多讀者看到這些圖譜后一頭霧水。那么,怎樣來解讀這些圖譜呢?
光學傳遞函數其實有調制傳遞函數和相位傳遞函數等多種知識。作為普通攝影愛好者,我們沒有必要去了解這些復雜的專業知識,我們只要學會識別光學傳遞函數圖譜就可以了。瑞文光電
下面就兩種*常見的MTF曲線,用圖解方式介紹一下看圖的方法:

單一光圈情況下的鏡頭質量MTF曲線圖。(紅:實線 藍:虛線)
曲線位置越高(接近100這條橫線),越平直(右邊不下掛),說明鏡頭質量越好,紅線、藍線越吻合,表示鏡頭質量也越好。
一般情況下,Lines/mm前面的數值越大,曲線(在圖中紅和藍兩條線)在縱坐標中的位置越低。如果Lines/mm前面的數值比較大,而這條曲線在坐標中的位置還是比較高,說明該鏡頭的分辨率很高。
不同光圈情況下鏡頭質量MTF曲線
曲線圖顯示著*大光圈和F8光圈的測量結果,其中藍色線條表示*大光圈,紅色線條表示F8光圈; 粗線表示徑向,細線表示切向;實線表示1 0ines/mm,虛線表示30 jnes/mm。
您已經能夠通過觀看傳遞函數圖解讀鏡頭質量了嗎?
現在,有許多器材評測的網站上公布鏡頭測試的MTF曲線圖,可以作為攝影愛好者購買鏡頭時的參考數據。曲線圖在很大程度上顯示著鏡頭的質量情況,可以幫助購買者確定購買的信心。
注:當然,讀懂MTF曲線圖還需要掌握很多知識,如“特征空間頻率下的MTF值”、 “MTF曲線積分值”、 “特定的MTF值”等多種評價方法,由于這些知識非常專業,過于深奧,在此暫不贅述。
怎樣用土辦法檢驗自己的鏡頭質量?
前面的這些方法雖然可以比較準確地反映照相機鏡頭的質量,但對于我們普通攝影愛好者來說,除了從資料上查看這些方法測出的鏡頭數據外,沒有太多的實際價值。在很多時候,我們還得用一些簡便易行的土辦法,自己來鑒定鏡頭的質量。
A目測法
對于單鏡頭反光照相機而言,從取景器內觀察景物,當對好焦點后,景物的邊緣線十分清晰,那么說明鏡頭的分辨率高;如果看上去模模糊糊,甚至出現紅或藍色的輪廓線,那么,說明該鏡頭的色散嚴重,解像率差。
鏡頭的畸變越小越好。把照相機對著商店方正的櫥窗觀看,如橫平豎直的線條經過成像后發生了彎曲,說明鏡頭有畸變。線條兩頭向內彎曲是桶形畸變,線條兩頭向外彎曲是枕形畸變。一般情況下,廣角鏡都有一點桶形畸變,長焦鏡頭都有一點枕形畸變,標準鏡頭不應有較明顯的畸變。
單反相機如果在取景器里觀察到的景物總有些灰蒙蒙的感覺,而天氣是晴朗的,既沒煙也沒霧,說明鏡頭雜光較大,質量不好(如上圖)。如在取景器內看到的景物色彩鮮艷、透明度很好,即使在逆光的情況下,影像也很清晰,則說明鏡頭質量好(如下圖)。
鏡頭的色彩還原能力對拍攝影像逼真的照片十分重要。要檢查色彩還原,先要把鏡頭從機身上卸下,去掉鏡頭蓋,把光圈開到*大,拿一張白紙放到鏡頭后面,對著商店的日光燈,看看通過鏡頭后投射到白紙上的日光燈燈光是否還像原來那樣潔白?是否有偏色?這個差別往往很小,要仔細觀察才能發現。若差別較大,說明色彩還原差、質量次。
多層鍍膜的鏡頭表面應有多種顏色(紅、黃、藍等),若只有藍瑩瑩的單色反光,那么鏡頭就不可能是多層鍍膜的。對于不可拆卸的平視取景類照相機鏡頭,傳統相機的話把快門速度放在“B”門上,把快門打開,光圈開到*大,仿效上面的方法即可看出鏡頭質量的優劣,數碼相機之后通過實拍對比了。
B 拍攝法
一般的攝影愛好者雖然不大可能使用專門的儀器進行鏡頭測試,但也可以效仿實驗室方法制作一些道具來鑒別鏡頭。
大家可按照圖示右側的圖案自制一塊解像率板:找一張白紙,畫一個72cm×48cm的方框,分別沿對角線和縱橫中心線,畫一組黑白均勻相間的格柵狀圖案,黑白間隔可畫成每厘米內2對或3對黑白線。把自制解像率板貼在明亮處的墻上,將照相機架在三腳架上,使自制解像率板的圖案充滿整個取景范圍,調好焦距后拍攝。如果使用傳統照相機,*好用反轉片。拍攝完成后,用放大鏡觀察底片,如能看清1厘米內3對黑白線,說明鏡頭的解像力大致在30線對/mm左右;若只能看清1厘米內的2對黑白線,則鏡頭只有20線對/m m左右的解像率;如果方框線在底片上呈現桶狀或枕狀變形,說明鏡頭有畸變;若沖洗、曝光都正確無誤,而白紙的影像帶有一定色調,則很可能是鏡頭的色彩還原不佳引起的。這些辦法雖不能**地反映鏡頭的成像質量,但完全可以大致地判定出鏡頭的優劣,而且簡單易行,可操作性強
 
 

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