如何检测镜头的成像质量

摄像头砖家 · 发表于 2020-3-20 12:31:31

如何检测镜头的成像质量

1。实验室镜头解像目测法
目测法是*为常见的一种镜头质量测量方法。测定装置如图1所示。检验时要用到下面的光学仪器：照明灯、解像率板、平行光管、镜头夹持器和测量显微镜等。

1.照明灯 2磨砂玻璃 3解像率板 4平行光管 5凸透镜 6被测镜头 7镜头挟持器 8测量显微镜 9光具座

测量的步骤：把解像率板放置在平行光管的前面。让灯光均匀照明解像率板，经平行光管产生一个像，这个像被当作镜头的被摄物，经被测镜头汇聚后，在该镜头像方焦平面处结成一清晰的影像。测量者通过显做镜，观看该影像来了解镜头的解像率。

WT1005-62型栅格状解像率图案

常见解像率板有两种类型：栅格状板和辐射状板。栅格状解像率板上的图案有很多种形式，美、日等各国并不相同。我国目前普通采用的是wTIOO5-62型标准图案，如图所示。测试者通过显微镜找出解像率板的影像中四个栅格均能被分辨开的*细密的那一组栅格(如25组均能清晰分辨，则改换序号较小的另一块解像率板测量)，并记住其编号。然后根据编号查找出对应的解像率或通过有关公式计算得出镜头的解像率。

72条式辐射状解像率图案

辐射状解像率板由一系列黑白相间的放射状条纹组成，如图3所示。*常见的辐射状解像率板由72 个放射条纹(即黑白36对)组成，每个条纹占n／36弧度。当辐射状解像率板和被测照相机镜头安装到光具座上检测时，在被测量镜头像方焦平面处，将形成辐射状图案的清晰影像。影像愈靠近图案中心，呈现出的条纹愈细密，在距扇形中心的某一距离处，相邻扇形条密集到人眼无法分辨开时，从而在图案中央部位形成一个无法辨认出条纹的模糊圆斑。测试者可通过测量显微镜中的标尺，测得该模糊圆斑的直径，然后查找出对应的解像率或通过有关公式计算得出结果。

B拍摄底片检测法

这一测量方法用于传统照相机，其原理是：用镜头来拍摄解像率标板，然后用显微镜检查底片上1mm范围内能清晰分辨出的线条对数。能分辨的线条对数愈多者，其解像率愈高。这一方法所测量的解像率与感光胶片本身的解像率有关。为减小胶片因素的影响，要选用精细颗粒的上等胶片，并进行标准曝光和标准冲洗。

不同等级照相机镜头的解像率标准也不相同。我国对35mm照相机和120中画幅照相机镜头规定了国家检测标准，参见表1。
摄影解像率标准规定检测的要**：
a．标准解像率板的照明应均匀；

b．拍摄时影像与物体间的比例：35mm照相机为1：50，120中画幅照相机为1：30(标准解像率板刚好充满画面)；

c．镜头主轴应通过标板中心，并与标板垂直；

d．镜头光圈开至*大，**调焦后正确曝光得到影像；

e．通过标准显影后得到底片，用30倍或50倍显微镜进行检测。

目测法与拍摄底片检测法相比，前者精度高，测定快捷，但需要复杂的设备；后者误差略大，程序较多，但不需昂贵的设备。

C星点检测法

星点检测法如同目测法一样，也需在光具座上完成。与目测法不同的是，用星点板取代了解像率板，并对光源增加了要求。
星点检验的原理是使被测镜头对准星点板成像，然后通过显微镜观察图像的形状和大小，可迅速评定出镜头的成像质量好坏，并可根据呈现出的差异分析出引起像差的原因。
与其他评价方法相比，星点检验法具有下述特点：形象直观、灵敏度高、判断迅速，并可找出引起质量缺陷的原因，因而在光学工厂的生产测试中广泛应用。但此法需借助专用的光学仪器，而且观测结果测量者的主观经验影响较大，因此，不同水平人观测到的结果可能会有一定的差别。

D光学传递函数法
测量镜头解像率更科学更先进的方法是光学传递函数法。
众所周知，镜头是一个光学信息传递系统，光学传递函数法通过研究信息传递过程中镜头衍射、透过率等因素，综合评定镜头成像质量的优劣，并通过解像率和明锐度的分析，得出镜头对影像产生的作用情况。这种方法被广泛运用于镜头的设计、生产和评测等方面。
光学传递函数法需要复杂的设备和计算。人们常说的镜头MTF曲线图就是通过这种方法得到的。

以上的检测方法虽然读起来有些深奥，不容易读懂，但是，从中我们可以看到镜头的测定是有许多科学的方法，是一个非常严谨的事情。科学工作者正是通过这样的方法，为我们手中的相机镜头划定着等级，为我们的影像质量推荐着合适的拍摄工具。

我们了解到实验室中几种镜头测量方法后，可以根据目测法、拍摄底片检测法、星点检测法得出的数据，和表1中镜头的解像率标准进行对比，就可以比较明确地知道镜头的质量情况。

在了解和对比镜头质量情况的时候，有一点要特别注意，那就是解像率数值的得出条件，如果条件不同，解像率数值的对比只能做参考，而不能做量化的理解。而且，上面几种测定的解像率不能当作鉴别镜头优劣的唯壹标准，而应兼顾实用效果，如影调是否细腻丰富，色彩还原是否真实，有无变形等。

现在，网络和资料上比较多见的是用光学传递函数图来介绍镜头质量，很多读者看到这些图谱后一头雾水。那么，怎样来解读这些图谱呢?
光学传递函数其实有调制传递函数和相位传递函数等多种知识。作为普通摄影爱好者，我们没有必要去了解这些复杂的专业知识，我们只要学会识别光学传递函数图谱就可以了.

下面就两种*常见的MTF曲线，用图解方式介绍一下看图的方法：

单一光圈情况下的镜头质量MTF曲线图。(红:实线蓝:虚线)
曲线位置越高(接近100这条横线)，越平直(右边不下挂)，说明镜头质量越好，红线、蓝线越吻合，表示镜头质量也越好。
一般情况下，Lines/mm前面的数值越大，曲线(在图中红和蓝两条线)在纵坐标中的位置越低。如果Lines/mm前面的数值比较大，而这条曲线在坐标中的位置还是比较高，说明该镜头的分辨率很高。

不同光圈情况下镜头质量MTF曲线
曲线图显示着*大光圈和F8光圈的测量结果，其中蓝色线条表示*大光圈，红色线条表示F8光圈；粗线表示径向，细线表示切向；实线表示1 0ines/mm，虚线表示30 jnes/mm。

您已经能够通过观看传递函数图解读镜头质量了吗?
现在，有许多器材评测的网站上公布镜头测试的MTF曲线图，可以作为摄影爱好者购买镜头时的参考数据。曲线图在很大程度上显示着镜头的质量情况，可以帮助购买者确定购买的信心。
注：当然，读懂MTF曲线图还需要掌握很多知识，如“特征空间频率下的MTF值”、“MTF曲线积分值”、“特定的MTF值”等多种评价方法，由于这些知识非常专业，过于深奥，在此暂不赘述。

怎样用土办法检验自己的镜头质量?
前面的这些方法虽然可以比较准确地反映照相机镜头的质量，但对于我们普通摄影爱好者来说，除了从资料上查看这些方法测出的镜头数据外，没有太多的实际价值。在很多时候，我们还得用一些简便易行的土办法，自己来鉴定镜头的质量。
A目测法
对于单镜头反光照相机而言，从取景器内观察景物，当对好焦点后，景物的边缘线十分清晰，那么说明镜头的分辨率高；如果看上去模模糊糊，甚至出现红或蓝色的轮廓线，那么，说明该镜头的色散严重，解像率差。
镜头的畸变越小越好。把照相机对着商店方正的橱窗观看，如横平竖直的线条经过成像后发生了弯曲，说明镜头有畸变。线条两头向内弯曲是桶形畸变，线条两头向外弯曲是枕形畸变。一般情况下，广角镜都有一点桶形畸变，长焦镜头都有一点枕形畸变，标准镜头不应有较明显的畸变。
单反相机如果在取景器里观察到的景物总有些灰蒙蒙的感觉，而天气是晴朗的，既没烟也没雾，说明镜头杂光较大，质量不好(如上图)。如在取景器内看到的景物色彩鲜艳、透明度很好，即使在逆光的情况下，影像也很清晰，则说明镜头质量好(如下图)。
J5逆光拍摄.jpg

镜头的色彩还原能力对拍摄影像逼真的照片十分重要。要检查色彩还原，先要把镜头从机身上卸下，去掉镜头盖，把光圈开到*大，拿一张白纸放到镜头后面，对着商店的日光灯，看看通过镜头后投射到白纸上的日光灯灯光是否还像原来那样洁白?是否有偏色?这个差别往往很小，要仔细观察才能发现。若差别较大，说明色彩还原差、质量次。

多层镀膜的镜头表面应有多种颜色(红、黄、蓝等)，若只有蓝莹莹的单色反光，那么镜头就不可能是多层镀膜的。对于不可拆卸的平视取景类照相机镜头，传统相机的话把快门速度放在“B”门上，把快门打开，光圈开到*大，仿效上面的方法即可看出镜头质量的优劣，数码相机之后通过实拍对比了。

B拍摄法
一般的厂家检测一个镜头的解析能力虽然不大可能使用专门的仪器进行镜头测试，但也可以效仿实验室方法制作一些道具来鉴别镜头。
大家可按照图示右侧的图案自制一块解像率板：找一张白纸，画一个72cm×48cm的方框，分别沿对角线和纵横中心线，画一组黑白均匀相间的格栅状图案，黑白间隔可画成每厘米内2对或3对黑白线。把自制解像率板贴在明亮处的墙上，将照相机架在三脚架上，使自制解像率板的图案充满整个取景范围，调好焦距后拍摄。如果使用传统照相机，*好用反转片。拍摄完成后，用放大镜观察底片，如能看清1厘米内3对黑白线，说明镜头的解像力大致在30线对/mm左右；若只能看清1厘米内的2对黑白线，则镜头只有20线对/m m左右的解像率；如果方框线在底片上呈现桶状或枕状变形，说明镜头有畸变；若冲洗、曝光都正确无误，而白纸的影像带有一定色调，则很可能是镜头的色彩还原不佳引起的。这些办法虽不能**地反映镜头的成像质量，但完全可以大致地判定出镜头的优劣，而且简单易行，可操作性强。

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