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如何檢測鏡頭的成像質量

Posted on: 十二月 12, 2007

近年來,隨著生活水品的提高,擁有一套自己的照相機已經不是高檔的奢求。除了傻瓜相機外,很多攝影愛好者還購買的單反相機。由於這幾年新的相機不斷湧現,配套的鏡頭更是品種繁多。攝影愛好者在選擇和購買鏡頭時,遇到了很多疑難和困惑。例如鏡頭的質量如何鑒別?買什麼鏡頭使用?能否適合自己的相繼?如何挑選,使用?……為了幫助廣大網友更好的瞭解這些鏡頭知識,我們推出了這篇專題,希望能給大家一些幫助。

1.實驗室中解像率的測定

A目測法

目測法是最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

圖2 WT1005-62型柵格狀解像率圖案

圖3 72條式輻射狀解像率圖案

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,經被測鏡頭匯聚後,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,觀看該影像來瞭解鏡頭的解像率。

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
等各國並不相同。我國目前普通採用的是wTIOO5-62型標準圖案,如圖2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最細密的那一組柵格(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),並記住其編號。然後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。

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。最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,然後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

這一測量方法用於傳統照相機,其原理是:用鏡頭來拍攝解像率標板,然後用顯微鏡檢查底片上1mm範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,要選用精細顆粒的優質膠片,並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求是:

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l: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,並與標板垂直;

d.鏡頭光圈開至最大,精確調焦後正確曝光得到影像;

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,但需要複雜的設備;後者誤差略大,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,用星點板取代瞭解像率板,並對光源增加了要求。

星點檢驗的原理是使被測鏡頭對準星點板成像,然後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,並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,並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。

圖5 數碼相機鏡頭檢測系統(圖片由Trioptics China提供)

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,並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於鏡頭的設計、生產和評測等方面。

光學傳遞函數法需要複雜的設備和計算。人們常說的鏡頭MTF曲線圖就是通過這種方法得到的。

圖6 光學傳遞函數測量系統(圖片由Trioptics China提供)

圖7 高精度MTF測量系統(圖片由Trioptics China提供)

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。

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