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如何檢測鏡頭的成像質量
日期：2024-12-20 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(xiàn)，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(xiàn)，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(jù)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(xiàn)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(tǒng)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(shù)。能分辨的線條對數(shù)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(guī)定了國家檢測標準，參見表1。
攝影解像率標準規(guī)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(jù)呈現(xiàn)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(shù)法
測量鏡頭解像率更科學更先進的方法是光學傳遞函數(shù)法。
眾所周知，鏡頭是一個光學信息傳遞系統(tǒng)，光學傳遞函數(shù)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(yōu)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(shù)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?shù)氖虑椤？茖W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(jù)目測法、拍攝底片檢測法、星點檢測法得出的數(shù)據(jù)，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(shù)值的得出條件，如果條件不同，解像率數(shù)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(xiàn)在，網(wǎng)絡和資料上比較多見的是用光學傳遞函數(shù)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(shù)其實有調制傳遞函數(shù)和相位傳遞函數(shù)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(yè)知識，我們只要學會識別光學傳遞函數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)圖解讀鏡頭質量了嗎?
現(xiàn)在，有許多器材評測的網(wǎng)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(shù)據(jù)。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(yè)，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(shù)據(jù)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(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)。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(tǒng)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(yōu)劣，數(shù)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(tǒng)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(xiàn)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(yōu)劣，而且簡單易行，可操作性強。
