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如何檢測(cè)鏡頭的成像質(zhì)量
日期：2024-09-19 14:10
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摘要：
如何檢測(cè)鏡頭的成像質(zhì)量
由于這幾年新的相機(jī)不斷涌現(xiàn)，配套的鏡頭更是品種繁多，在選購(gòu)鏡頭時(shí)有很多疑難和困惑，本文給您答疑解惑。
1.實(shí)驗(yàn)室中解像率的測(cè)定
A目測(cè)法
目測(cè)法是*為常見(jiàn)的一種鏡頭質(zhì)量測(cè)量方法。測(cè)定裝置如圖1所示。檢驗(yàn)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(cè)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(cè)鏡頭 7鏡頭挾持器 8測(cè)量顯微鏡 9光具座
測(cè)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(cè)鏡頭的成像質(zhì)量
由于這幾年新的相機(jī)不斷涌現(xiàn)，配套的鏡頭更是品種繁多，在選購(gòu)鏡頭時(shí)有很多疑難和困惑，本文給您答疑解惑。
1.實(shí)驗(yàn)室中解像率的測(cè)定
A目測(cè)法
目測(cè)法是*為常見(jiàn)的一種鏡頭質(zhì)量測(cè)量方法。測(cè)定裝置如圖1所示。檢驗(yàn)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(cè)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(cè)鏡頭 7鏡頭挾持器 8測(cè)量顯微鏡 9光具座
測(cè)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(dāng)作鏡頭的被攝物，經(jīng)被測(cè)鏡頭匯聚后，在該鏡頭像方焦平面處結(jié)成一清晰的影像。測(cè)量者通過(guò)顯做鏡，觀看該影像來(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(guó)并不相同。我國(guó)目前普通采用的是wTIOO5-62型標(biāo)準(zhǔn)圖案，如圖所示。測(cè)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(xì)密的那一組柵格(如25組均能清晰分辨，則改換序號(hào)較小的另一塊解像率板測(cè)量)，并記住其編號(hào)。然后根據(jù)編號(hào)查找出對(duì)應(yīng)的解像率或通過(guò)有關(guān)公式計(jì)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(duì))組成，每個(gè)條紋占n／36弧度。當(dāng)輻射狀解像率板和被測(cè)照相機(jī)鏡頭安裝到光具座上檢測(cè)時(shí)，在被測(cè)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(xiàn)出的條紋愈細(xì)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(rèn)出條紋的模糊圓斑。測(cè)試者可通過(guò)測(cè)量顯微鏡中的標(biāo)尺，測(cè)得該模糊圓斑的直徑，然后查找出對(duì)應(yīng)的解像率或通過(guò)有關(guān)公式計(jì)算得出結(jié)果。
B拍攝底片檢測(cè)法
這一測(cè)量方法用于傳統(tǒng)照相機(jī)，其原理是：用鏡頭來(lái)拍攝解像率標(biāo)板，然后用顯微鏡檢查底片上1mm范圍內(nèi)能清晰分辨出的線條對(duì)數(shù)。能分辨的線條對(duì)數(shù)愈多者，其解像率愈高。這一方法所測(cè)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(xì)顆粒的上等膠片，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曝光和標(biāo)準(zhǔn)沖洗。
不同等級(jí)照相機(jī)鏡頭的解像率標(biāo)準(zhǔn)也不相同。我國(guó)對(duì)35mm照相機(jī)和120中畫(huà)幅照相機(jī)鏡頭規(guī)定了國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，參見(jiàn)表1。
攝影解像率標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢測(cè)的要**：
a．標(biāo)準(zhǔn)解像率板的照明應(yīng)均勻；
b．拍攝時(shí)影像與物體間的比例：35mm照相機(jī)為1：50，120中畫(huà)幅照相機(jī)為1：30(標(biāo)準(zhǔn)解像率板剛好充滿畫(huà)面)；
c．鏡頭主軸應(yīng)通過(guò)標(biāo)板中心，并與標(biāo)板垂直；
d．鏡頭光圈開(kāi)至*大，**調(diào)焦后正確曝光得到影像；
e．通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)顯影后得到底片，用30倍或50倍顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)。
目測(cè)法與拍攝底片檢測(cè)法相比，前者精度高，測(cè)定快捷，但需要復(fù)雜的設(shè)備；后者誤差略大，程序較多，但不需昂貴的設(shè)備。
C星點(diǎn)檢測(cè)法
星點(diǎn)檢測(cè)法如同目測(cè)法一樣，也需在光具座上完成。與目測(cè)法不同的是，用星點(diǎn)板取代了解像率板，并對(duì)光源增加了要求。
星點(diǎn)檢驗(yàn)的原理是使被測(cè)鏡頭對(duì)準(zhǔn)星點(diǎn)板成像，然后通過(guò)顯微鏡觀察圖像的形狀和大小，可迅速評(píng)定出鏡頭的成像質(zhì)量好壞，并可根據(jù)呈現(xiàn)出的差異分析出引起像差的原因。
與其他評(píng)價(jià)方法相比，星點(diǎn)檢驗(yàn)法具有下述特點(diǎn)：形象直觀、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)工廠的生產(chǎn)測(cè)試中廣泛應(yīng)用。但此法需借助專用的光學(xué)儀器，而且觀測(cè)結(jié)果測(cè)量者的主觀經(jīng)驗(yàn)影響較大，因此，不同水平人觀測(cè)到的結(jié)果可能會(huì)有一定的差別。
D光學(xué)傳遞函數(shù)法
測(cè)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(shù)法。
眾所周知，鏡頭是一個(gè)光學(xué)信息傳遞系統(tǒng)，光學(xué)傳遞函數(shù)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(píng)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(duì)影像產(chǎn)生的作用情況。這種方法被廣泛運(yùn)用于鏡頭的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和評(píng)測(cè)等方面。
光學(xué)傳遞函數(shù)法需要復(fù)雜的設(shè)備和計(jì)算。人們常說(shuō)的鏡頭MTF曲線圖就是通過(guò)這種方法得到的。
以上的檢測(cè)方法雖然讀起來(lái)有些深?yuàn)W，不容易讀懂，但是，從中我們可以看到鏡頭的測(cè)定是有許多科學(xué)的方法，是一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖虑?。科學(xué)工作者正是通過(guò)這樣的方法，為我們手中的相機(jī)鏡頭劃定著等級(jí)，為我們的影像質(zhì)量推薦著合適的拍攝工具。
我們了解到實(shí)驗(yàn)室中幾種鏡頭測(cè)量方法后，可以根據(jù)目測(cè)法、拍攝底片檢測(cè)法、星點(diǎn)檢測(cè)法得出的數(shù)據(jù)，和表1中鏡頭的解像率標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，就可以比較明確地知道鏡頭的質(zhì)量情況。
在了解和對(duì)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(shù)值的得出條件，如果條件不同，解像率數(shù)值的對(duì)比只能做參考，而不能做量化的理解。而且，上面幾種測(cè)定的解像率不能當(dāng)作鑒別鏡頭優(yōu)劣的唯壹標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)兼顧實(shí)用效果，如影調(diào)是否細(xì)膩豐富，色彩還原是否真實(shí)，有無(wú)變形等。
現(xiàn)在，網(wǎng)絡(luò)和資料上比較多見(jiàn)的是用光學(xué)傳遞函數(shù)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(shù)其實(shí)有調(diào)制傳遞函數(shù)和相位傳遞函數(shù)等多種知識(shí)。作為普通攝影愛(ài)好者，我們沒(méi)有必要去了解這些復(fù)雜的專業(yè)知識(shí)，我們只要學(xué)會(huì)識(shí)別光學(xué)傳遞函數(shù)圖譜就可以了。瑞文光電
下面就兩種*常見(jiàn)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(zhì)量MTF曲線圖。(紅:實(shí)線 藍(lán):虛線)
曲線位置越高(接近100這條橫線)，越平直(右邊不下掛)，說(shuō)明鏡頭質(zhì)量越好，紅線、藍(lán)線越吻合，表示鏡頭質(zhì)量也越好。
一般情況下，Lines/mm前面的數(shù)值越大，曲線(在圖中紅和藍(lán)兩條線)在縱坐標(biāo)中的位置越低。如果Lines/mm前面的數(shù)值比較大，而這條曲線在坐標(biāo)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
曲線圖顯示著*大光圈和F8光圈的測(cè)量結(jié)果，其中藍(lán)色線條表示*大光圈，紅色線條表示F8光圈； 粗線表示徑向，細(xì)線表示切向；實(shí)線表示1 0ines/mm，虛線表示30 jnes/mm。
您已經(jīng)能夠通過(guò)觀看傳遞函數(shù)圖解讀鏡頭質(zhì)量了嗎?
現(xiàn)在，有許多器材評(píng)測(cè)的網(wǎng)站上公布鏡頭測(cè)試的MTF曲線圖，可以作為攝影愛(ài)好者購(gòu)買鏡頭時(shí)的參考數(shù)據(jù)。曲線圖在很大程度上顯示著鏡頭的質(zhì)量情況，可以幫助購(gòu)買者確定購(gòu)買的信心。
注：當(dāng)然，讀懂MTF曲線圖還需要掌握很多知識(shí)，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(píng)價(jià)方法，由于這些知識(shí)非常專業(yè)，過(guò)于深?yuàn)W，在此暫不贅述。
怎樣用土辦法檢驗(yàn)自己的鏡頭質(zhì)量?
前面的這些方法雖然可以比較準(zhǔn)確地反映照相機(jī)鏡頭的質(zhì)量，但對(duì)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(cè)出的鏡頭數(shù)據(jù)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(cè)法
對(duì)于單鏡頭反光照相機(jī)而言，從取景器內(nèi)觀察景物，當(dāng)對(duì)好焦點(diǎn)后，景物的邊緣線十分清晰，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(xiàn)紅或藍(lán)色的輪廓線，那么，說(shuō)明該鏡頭的色散嚴(yán)重，解像率差。
鏡頭的畸變?cè)叫≡胶?。把照相機(jī)對(duì)著商店方正的櫥窗觀看，如橫平豎直的線條經(jīng)過(guò)成像后發(fā)生了彎曲，說(shuō)明鏡頭有畸變。線條兩頭向內(nèi)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(diǎn)桶形畸變，長(zhǎng)焦鏡頭都有一點(diǎn)枕形畸變，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭不應(yīng)有較明顯的畸變。
單反相機(jī)如果在取景器里觀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(nèi)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(duì)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(jī)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(duì)著商店的日光燈，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(xì)觀察才能發(fā)現(xiàn)。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(yīng)有多種顏色(紅、黃、藍(lán)等)，若只有藍(lán)瑩瑩的單色反光，那么鏡頭就不可能是多層鍍膜的。對(duì)于不可拆卸的平視取景類照相機(jī)鏡頭，傳統(tǒng)相機(jī)的話把快門速度放在“B”門上，把快門打開(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(shù)碼相機(jī)之后通過(guò)實(shí)拍對(duì)比了。
B 拍攝法
一般的攝影愛(ài)好者雖然不大可能使用專門的儀器進(jìn)行鏡頭測(cè)試，但也可以效仿實(shí)驗(yàn)室方法制作一些道具來(lái)鑒別鏡頭。
大家可按照?qǐng)D示右側(cè)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(duì)角線和縱橫中心線，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(nèi)2對(duì)或3對(duì)黑白線。把自制解像率板貼在明亮處的墻上，將照相機(jī)架在三腳架上，使自制解像率板的圖案充滿整個(gè)取景范圍，調(diào)好焦距后拍攝。如果使用傳統(tǒng)照相機(jī)，*好用反轉(zhuǎn)片。拍攝完成后，用放大鏡觀察底片，如能看清1厘米內(nèi)3對(duì)黑白線，說(shuō)明鏡頭的解像力大致在30線對(duì)/mm左右；若只能看清1厘米內(nèi)的2對(duì)黑白線，則鏡頭只有20線對(duì)/m m左右的解像率；如果方框線在底片上呈現(xiàn)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(diào)，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(qiáng)。
