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如何檢測鏡頭的成像質(zhì)量

日期:2024-07-04 17:19
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摘要: 如何檢測鏡頭的成像質(zhì)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(shí)有很多疑難和困惑,本文給您答疑解惑。 1.實(shí)驗室中解像率的測定 A目測法 目測法是*為常見(jiàn)的一種鏡頭質(zhì)量測量方法。測定裝置如圖1所示。檢驗時(shí)要用到下面的光學(xué)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(jīng)平行光...
如何檢測鏡頭的成像質(zhì)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(shí)有很多疑難和困惑,本文給您答疑解惑。
1.實(shí)驗室中解像率的測定
A目測法
目測法是*為常見(jiàn)的一種鏡頭質(zhì)量測量方法。測定裝置如圖1所示。檢驗時(shí)要用到下面的光學(xué)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(jīng)平行光管產(chǎn)生一個(gè)像,這個(gè)像被當作鏡頭的被攝物,經(jīng)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(guò)顯做鏡,觀(guān)看該影像來(lái)了解鏡頭的解像率。

WT1005-62
型柵格狀解像率圖案
常見(jiàn)解像率板有兩種類(lèi)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(guò)顯微鏡找出解像率板的影像中四個(gè)柵格均能被分辨開(kāi)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(guò)有關(guān)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(jiàn)的輻射狀解像率板由72 個(gè)放射條紋(即黑白36對)組成,每個(gè)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(shí),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(wú)法分辨開(kāi)時(shí),從而在圖案中央部位形成一個(gè)無(wú)法辨認出條紋的模糊圓斑。測試者可通過(guò)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(guò)有關(guān)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(lái)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(xiàn)條對數。能分辨的線(xiàn)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(guān)。為減小膠片因素的影響,要選用精細顆粒的上等膠片,并進(jìn)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(huà)幅照相機鏡頭規定了國家檢測標準,參見(jiàn)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(shí)影像與物體間的比例:35mm照相機為1:50,120中畫(huà)幅照相機為1:30(標準解像率板剛好充滿(mǎn)畫(huà)面);
c.鏡頭主軸應通過(guò)標板中心,并與標板垂直;
d.鏡頭光圈開(kāi)至*大,**調焦后正確曝光得到影像;
e.通過(guò)標準顯影后得到底片,用30倍或50倍顯微鏡進(jìn)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(diǎn)檢測法
星點(diǎn)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(diǎn)板取代了解像率板,并對光源增加了要求。
星點(diǎn)檢驗的原理是使被測鏡頭對準星點(diǎn)板成像,然后通過(guò)顯微鏡觀(guān)察圖像的形狀和大小,可迅速評定出鏡頭的成像質(zhì)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(jià)方法相比,星點(diǎn)檢驗法具有下述特點(diǎn):形象直觀(guān)、靈敏度高、判斷迅速,并可找出引起質(zhì)量缺陷的原因,因而在光學(xué)工廠(chǎng)的生產(chǎn)測試中廣泛應用。但此法需借助專(zhuān)用的光學(xué)儀器,而且觀(guān)測結果測量者的主觀(guān)經(jīng)驗影響較大,因此,不同水平人觀(guān)測到的結果可能會(huì )有一定的差別。
D光學(xué)傳遞函數法
測量鏡頭解像率更科學(xué)更先進(jìn)的方法是光學(xué)傳遞函數法。
眾所周知,鏡頭是一個(gè)光學(xué)信息傳遞系統,光學(xué)傳遞函數法通過(guò)研究信息傳遞過(guò)程中鏡頭衍射、透過(guò)率等因素,綜合評定鏡頭成像質(zhì)量的優(yōu)劣,并通過(guò)解像率和明銳度的分析,得出鏡頭對影像產(chǎn)生的作用情況。這種方法被廣泛運用于鏡頭的設計、生產(chǎn)和評測等方面。
光學(xué)傳遞函數法需要復雜的設備和計算。人們常說(shuō)的鏡頭MTF曲線(xiàn)圖就是通過(guò)這種方法得到的。
以上的檢測方法雖然讀起來(lái)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(xué)的方法,是一個(gè)非常嚴謹的事情??茖W(xué)工作者正是通過(guò)這樣的方法,為我們手中的相機鏡頭劃定著(zhù)等級,為我們的影像質(zhì)量推薦著(zhù)合適的拍攝工具。
我們了解到實(shí)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(diǎn)檢測法得出的數據,和表1中鏡頭的解像率標準進(jìn)行對比,就可以比較明確地知道鏡頭的質(zhì)量情況。
在了解和對比鏡頭質(zhì)量情況的時(shí)候,有一點(diǎn)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(yōu)劣的唯壹標準,而應兼顧實(shí)用效果,如影調是否細膩豐富,色彩還原是否真實(shí),有無(wú)變形等。
現在,網(wǎng)絡(luò )和資料上比較多見(jiàn)的是用光學(xué)傳遞函數圖來(lái)介紹鏡頭質(zhì)量,很多讀者看到這些圖譜后一頭霧水。那么,怎樣來(lái)解讀這些圖譜呢?
光學(xué)傳遞函數其實(shí)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(ài)好者,我們沒(méi)有必要去了解這些復雜的專(zhuān)業(yè)知識,我們只要學(xué)會(huì )識別光學(xué)傳遞函數圖譜就可以了。瑞文光電
下面就兩種*常見(jiàn)的MTF曲線(xiàn),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(zhì)量MTF曲線(xiàn)圖。(紅:實(shí)線(xiàn) 藍:虛線(xiàn))
曲線(xiàn)位置越高(接近100這條橫線(xiàn)),越平直(右邊不下掛),說(shuō)明鏡頭質(zhì)量越好,紅線(xiàn)、藍線(xiàn)越吻合,表示鏡頭質(zhì)量也越好。
一般情況下,Lines/mm前面的數值越大,曲線(xiàn)(在圖中紅和藍兩條線(xiàn))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(xiàn)在坐標中的位置還是比較高,說(shuō)明該鏡頭的分辨率很高。
不同光圈情況下鏡頭質(zhì)量MTF曲線(xiàn)
曲線(xiàn)圖顯示著(zhù)*大光圈和F8光圈的測量結果,其中藍色線(xiàn)條表示*大光圈,紅色線(xiàn)條表示F8光圈; 粗線(xiàn)表示徑向,細線(xiàn)表示切向;實(shí)線(xiàn)表示1 0ines/mm,虛線(xiàn)表示30 jnes/mm。
您已經(jīng)能夠通過(guò)觀(guān)看傳遞函數圖解讀鏡頭質(zhì)量了嗎?
現在,有許多器材評測的網(wǎng)站上公布鏡頭測試的MTF曲線(xiàn)圖,可以作為攝影愛(ài)好者購買(mǎi)鏡頭時(shí)的參考數據。曲線(xiàn)圖在很大程度上顯示著(zhù)鏡頭的質(zhì)量情況,可以幫助購買(mǎi)者確定購買(mǎi)的信心。
注:當然,讀懂MTF曲線(xiàn)圖還需要掌握很多知識,如“特征空間頻率下的MTF值”、 “MTF曲線(xiàn)積分值”、 “特定的MTF值”等多種評價(jià)方法,由于這些知識非常專(zhuān)業(yè),過(guò)于深奧,在此暫不贅述。
怎樣用土辦法檢驗自己的鏡頭質(zhì)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(zhì)量,但對于我們普通攝影愛(ài)好者來(lái)說(shuō),除了從資料上查看這些方法測出的鏡頭數據外,沒(méi)有太多的實(shí)際價(jià)值。在很多時(shí)候,我們還得用一些簡(jiǎn)便易行的土辦法,自己來(lái)鑒定鏡頭的質(zhì)量。
A目測法
對于單鏡頭反光照相機而言,從取景器內觀(guān)察景物,當對好焦點(diǎn)后,景物的邊緣線(xiàn)十分清晰,那么說(shuō)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(xiàn),那么,說(shuō)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(zhù)商店方正的櫥窗觀(guān)看,如橫平豎直的線(xiàn)條經(jīng)過(guò)成像后發(fā)生了彎曲,說(shuō)明鏡頭有畸變。線(xiàn)條兩頭向內彎曲是桶形畸變,線(xiàn)條兩頭向外彎曲是枕形畸變。一般情況下,廣角鏡都有一點(diǎn)桶形畸變,長(cháng)焦鏡頭都有一點(diǎn)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(guān)察到的景物總有些灰蒙蒙的感覺(jué),而天氣是晴朗的,既沒(méi)煙也沒(méi)霧,說(shuō)明鏡頭雜光較大,質(zhì)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(shuō)明鏡頭質(zhì)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(kāi)到*大,拿一張白紙放到鏡頭后面,對著(zhù)商店的日光燈,看看通過(guò)鏡頭后投射到白紙上的日光燈燈光是否還像原來(lái)那樣潔白?是否有偏色?這個(gè)差別往往很小,要仔細觀(guān)察才能發(fā)現。若差別較大,說(shuō)明色彩還原差、質(zhì)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(lèi)照相機鏡頭,傳統相機的話(huà)把快門(mén)速度放在“B”門(mén)上,把快門(mén)打開(kāi),光圈開(kāi)到*大,仿效上面的方法即可看出鏡頭質(zhì)量的優(yōu)劣,數碼相機之后通過(guò)實(shí)拍對比了。
B 拍攝法
一般的攝影愛(ài)好者雖然不大可能使用專(zhuān)門(mén)的儀器進(jìn)行鏡頭測試,但也可以效仿實(shí)驗室方法制作一些道具來(lái)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(huà)一個(gè)72cm×48cm的方框,分別沿對角線(xiàn)和縱橫中心線(xiàn),畫(huà)一組黑白均勻相間的格柵狀圖案,黑白間隔可畫(huà)成每厘米內2對或3對黑白線(xiàn)。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(mǎn)整個(gè)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(guān)察底片,如能看清1厘米內3對黑白線(xiàn),說(shuō)明鏡頭的解像力大致在30線(xiàn)對/mm左右;若只能看清1厘米內的2對黑白線(xiàn),則鏡頭只有20線(xiàn)對/m m左右的解像率;如果方框線(xiàn)在底片上呈現桶狀或枕狀變形,說(shuō)明鏡頭有畸變;若沖洗、曝光都正確無(wú)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(zhì)量,但完全可以大致地判定出鏡頭的優(yōu)劣,而且簡(jiǎn)單易行,可操作性強。
 
 

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