数码相机光学知识.ppt

1 镜头的定义及重點管控工程1 1鏡頭的基本定義1 2镜头光學重點工程2 镜头主要光学性能参数2 1解像力2 2像差2 3畸变2 4周边光亮2 5画角3 镜头光学不良解析方法3 1解像力不良原因3 2A機種全系不良解析 目錄 鏡頭是以多片凹凸透鏡的組合集聚光線 使軟片 CCD 能獲得清晰影像的結構 1 1镜头的定义 鏡片組立 鏡片Shift tilt量控制 調芯 解像各重點工程保證 全系投影解像穩定 TV解像拍照 1 2镜头光學重點工程 2 1解像力鏡頭的解像力是可鉴别多少空间频率值的能力 就是指鏡頭對被攝體點像的再現能力 空间频率单位为lp mm 本 鏡頭組裝完成 需要測試解像力及成像品質的好壞 數位像機鏡頭通常使用投影解像力儀來檢測 是在待測鏡頭的後方相當於底片的位置 配置精細的解像力測試圖表 然後再在圖表後方配置光源 將圖表透過鏡頭投影在前方的螢幕上 最後由檢測人員以目視的方式判定中心及各個視場的解像力 目前鏡頭生產廠商大都以此方式來檢測其所生產之鏡頭 而此種檢測方式又稱為投影解像力檢測 標靶 CHART 鏡頭的測試解像力的成像范圍 約為0 7F 0 8F之間 像高 0 7F 采用進位法 直徑 偶數或奇數 chart檢測之周邊成像范圍 偶數規格 中心 4 6 8 10 奇數規格 中心 3 5 7 9 例如 相機鏡頭的半像高為4 255800 量測解像力時周邊范圍為 4 255800 2 0 7F 5 95812 6 則投影解像力的范圍及規格為中心 160lp mm 本 6 100lp mm 本 lp mm的實際意義為 160lp mm 320line mm 0 003125mm line 每條線的寬度為0 003125mm2 2像差理想的攝影鏡頭在成像時必須具備 a 點必須成像為點 b 正前方的面必須與光軸垂直成像成正的面 c 被攝物與鏡頭所成的像必須相似 d 影像的色彩必須真實的呈現出來 理論上要達到這些特性是不難的 只要忽略成像面上光軸以外的區域的話 但是攝影時 為了有足夠的光量而使用大光圈 以及對焦也不會只線限於近光軸區域 而是畫面的每一個角落 因此 拍攝時的物點因鏡頭球面的效應便不會結成理想的像點 而焦點的位置也因光波長短的不同而不同 此種因光學限制所成的像與理想像之間的差異稱為像差 像差可分為 彗星像差 球面像差 光軸色像差 像散色差 歪曲像差 縱向像差 橫向像差1 光軸外的光線斜向射入鏡頭後 在焦點面上無法聚集成一點 向畫面中心或相反方向形成拖著尾巴的一種現象 因為這種拖著尾巴的光點形狀類似彗星 掃把星 故稱之為彗星像差 工程上俗稱拖影 2 因為鏡片大都是利用球面製成 故當平行於光軸的單色光線射入鏡頭後 靠近鏡頭周邊的光線其折射後交於光軸上的焦點會離鏡頭較近 焦距較短 而靠近光軸的入射光其折射後交於光軸上的焦點會離鏡頭較遠 焦距較長 此種因為鏡片球面效果造成焦點錯開的現象稱為球面相差 2 3畸變物平面上的直線 不管水平或垂直 經鏡頭拍攝成像於底片上後 因通過鏡頭中心的主光線異常折射 將原本的直線會形成曲線 像這種拍攝後的景物與實際景物在形狀上的差異現象稱為畸變 2 4周邊光量2 4 1鏡頭的明亮度取決於F值 即光圈值 而此明亮度是指鏡頭的光軸上 也就是畫面中心的影像明亮度 而畫面周邊的明亮度與光軸中心的明亮度之比則稱為周邊光量 以百分比表示 2 4 2周邊光量的形成原因是受漸暈現象的影響 球面效應及周邊光線易被遮擋 漸暈現象 相機對景物拍攝時軸外的直射光或反射光線射入鏡頭後 無法全部通過有效口徑 即光圈直徑 被光圈前後鏡片框所遮擋 因而導致周邊光量微弱的現象 2 5視角2 5 1視角的定義是指光束透過鏡頭聚光後由主點發散投影至成像面的與成像圓所圍成的光錐的夾角2 5 2視角與焦距的關係以像高不變的情況下 焦距越長其視角越小 望遠鏡頭 反之焦距越短其視角越大 廣角鏡頭 2 5 3視角大小對影像品質的影響相機標準鏡頭 鏡頭的焦距與軟片的對角線相等 的視角是模擬人眼視角而設計的 其角度約為45 60 之間 鏡頭的視角若越大 其所拍攝出來的影像周邊失真 Distortion 的情形會越嚴重 例如魚眼 廣角 超廣角等鏡頭所拍攝出來的影像 其周邊都會有失真的情形 3 1解像力3 1 1不良現象 整面Chart解像不清晰原因分析 可能是鏡片裝反 或裝錯鏡片對策 將鏡頭拆掉重新組裝3 1 2不良現象 半面Chart解像不清晰 而且有互拉的現象 例如當左邊清楚時 右邊模糊 調整焦距 右邊清楚時 左邊又模糊了 這是明顯的傾斜 tilt 現象原因分析 鏡片 零件 裝配手法 投影治具 投影解像力儀等等都是原因之一其中造成鏡片tilt是解像不良主要原因對策 a 設計適當治具 確認每一枚鏡片壓入到位b 定心制程控制鏡片外徑 配合鏡筒內徑 以及光軸c 鏡片定位基准承靠面及熱熔制程時基准承靠面保証3 1 3不良現象 中心周邊互拉原因分析 空氣間隔 AIRSPACE 鏡片厚度影響較大 3 2A機種Master 光學評價用治具 非實際鏡頭 1群U L1 L2 棱鏡 L3 GMP 2群U L4 L5 L6 快門 L7 4群U L8 9 6群U L11 12 鏡頭由13枚鏡片組成 L1 L13 鏡頭全系投影解象不良 1群u投影解像確認 OK END NG 投影本数與像面位置記録 目的 差異性比較 傾斜方向判断 L7透過偏芯量確認 反射偏芯確認 L7組立后平面度確認 L7肉厚 外径 面精度確認 組立治工具 機台設備確認 快門鏡室的内径 平行度 同軸度寸法確認 透過偏芯量確認 反射偏芯確認 L1L3各枚鏡片的Tilt Shift量確認 L2平行度Tilt確認 肉厚 L1 L2 L2 L3的空氣間隔確認 L1L2L3肉厚 外径 面精度確認 組立治工具 機台設備確認 群框鏡室的内径 平行度 同軸度寸法確認 L7投影解像確認 OK END NG 2 4 6群U投影解像確認 標准鏡頭 OK END 3 2 2 各群U透過偏芯量 及鏡片透過偏芯確認 鏡片肉厚 外径 面精度確認 組立