镜头解像力检测

鏡頭解像力檢測第一章：鏡頭品質檢測在這一課程當中，我們要針對“鏡頭的投影解像力量測”來做一個簡介。任何產品的產出都需要經過檢驗，對於鏡頭，我們也有一套檢測其品質的方法。所謂鏡頭的品質管理，首先要對鏡頭進行檢測，然後將這些鏡頭做品質上的分級，比方說最高級、次等級、最劣級，最後根據這些等級，下單到不同的國家。那麼，如何才稱得上好鏡頭呢？一個好鏡頭的影像品質，它所呈現出的影像是沒有變形，色彩準確，沒有場曲、沒有色差等像差，而且影像清晰細緻。一般在鏡頭品質檢測時，所考慮到的光學性質包括：畸變、光斑、亮度的均勻性、對比度、解像力…等。什麼是光斑呢？如果鏡頭內部處理不佳，比方說鍍膜不良、鏡頭設計不當、鏡頭沒有塗黑，或是表面粗糙度不夠精細，這些情形都可能使鏡面產生多次反射或散射的現象，產生不必要的光線，而使影像斑斑點點，我們就稱這種現象為光斑,有關畸變的定義可參考“鏡頭檢測之光學基礎”課程畸變的量測在“鏡頭的MTF量測”課程中有介紹，而亮度的均勻性、對比度通常伴隨光學系統整體架構一起進行量測，可參考“投影機的亮度、對比度檢測”課程。在此，我們僅介紹鏡頭的投影解像力檢測。一個畐品苜的鋪.建，所牙規出的帯懷型追沒有鑒形‘色花準匯，満晰禺題口好鏡頭的影橡品質-影像沒有變型色彩準確且淸晰細緻相關的光學性質-務墨(distortion)色扭colordistortion)v光斑(flaw)均勻光(uniformityoflight)對比(corii■解t)瞬療力IBngpowerorfesolubon)第二章：投影解像力儀1投影解像力儀投影解像力儀是一種利用光學投影的方式進行鏡頭解像力測試的儀器，是用來評定鏡頭解像力的簡易檢測方法。我們以日本PearlOpticalIndustry出廠的RPT型投影解像力儀做例子，不同的型號代表不同的款式，而它們之間最主要的分別就在於測試標靶的大小，可分別應用在不同的產品上，例如投影機、數位相機等。投班解像力塞是檢測鏡蒯鞭力的簡易方法・RPT型號Testchart(mm)RPT-15A投班解像力塞是檢測鏡蒯鞭力的簡易方法・RPT型號Testchart(mm)RPT-15A070RPT-15B08-0)30RPT-15C090-0120RPT-18070RPT-1070>90投影解像力儀-解像力投影檢查器(ResolutionTestProjectorRPT)2-2投影解像力儀的外觀這是兩種不同型號的投影解像力儀：RPT-15C和RPT-107。基本上，兩者的內部構造大同小異，只有測試標靶和夾持鏡頭可移動的範圍不同。從外觀上來看，我們可以看到投影解像力儀的測試標靶、待測鏡頭的挾持環和水平調整儀，而燈源位置則在儀器的內部。投影解像力儀的外觀焦距誌整谀RPT-15C燈源位实噩整器光諒锻風扇開關測忒蓮瓣换持環/■聲光屬投影解像力儀的外觀焦距誌整谀RPT-15C燈源位实噩整器光諒锻風扇開關測忒蓮瓣换持環/■聲光屬2-3投影解像力儀的內部構造看過了外觀，現在我們來瞭解一下投影解像力儀的內部。首先，我們先得認識測試標靶，測試標靶的樣式如上圖所示，不同半徑的圓圈代表不同視場的圓在各個視場所形成的圓圈中：於上、下、左、右、左上、左下、右上、右下方均有不同空間頻率分佈之黑白線對。『r1■-4-'J1按需解蟻R『r1■-4-'J1按需解蟻R诫內部構造畀測試棕靶R0誰衬°=lll125=lll10Q唱1II=lllS°苗］|苟Motse移至上方黑邑區域，顯示測試標班細部斶略囲形=現在盘鬥采繚壻一卜拒黑聲樣兀浇的內部而下面的圖則為投影解像力儀的基本構造：黃色的光源經過過集光鏡組將光源投射在測試標靶上，也就是粉紅色顯示的部分；測試標靶上有許多橫直的黑白線對條紋，因此，投影出來的影像即標靶的影像。測試人員即根據黑白線對的成像清晰度來作為可否鑑別黑白條紋的解像力判斷。

投影解桂力IB內邮桶皓與測乱桂耙的爲讳°投威醉惟力皈内那理與測亘桂雀的餾忑°測試標靶燈源集光鏡組 待測鏡頭筮的內部檳遂=111HI=111125=111=111100纠'h測試標靶燈源集光鏡組 待測鏡頭=|||=11180洁禍Mouse尿壬丄方■盟冃IE投影解桂力IB內邮桶皓與測乱桂耙的爲讳°投威醉惟力皈内那理與測亘桂雀的餾忑°測試標靶燈源集光鏡組 待測鏡頭筮的內部檳遂=111HI=111125=111=111100纠'h測試標靶燈源集光鏡組 待測鏡頭=|||=11180洁禍Mouse尿壬丄方■盟冃IE域・顯;T逊战樣翦3M備略氐农=覷在我們来跚妒一卜投鮒斡燎力锻的內部測試標勒ZT成像位置第三章：解像力1解像力的定義在進行解像力測試之前，我們必須了解何謂解像力？何謂空間頻率？解像力與空間頻率的單位都是：lp/mm°lp指的就是linepair。以解像力測試標靶上的圖樣舉例說明，測試標靶的圖案是由一系列不同寬度間隔的黑白線對組合而成。標靶上的數值，如32、50..等等數值，所代表的就是空間頻率值，表示在每一個mm的範圍內，有幾組黑白條紋線對。比方說，在一個mm的範圍內有50組黑白條紋，那麼，它的空間頻率就是50lp/mm。

規頭朗常力即可墨刖的攀芮皱率苗。解像力測試標靶定義：可鑑別非常霏近之阐感物點之能力解像力測試標靶單位：空間頻率N偉位：Ip/nnnn)32

註：Ip=linepair

m-ri=minimeter解像圖〔標靶、分Wife):◎標靶〔司案｝韻色 50◎解像空間頻率值解像力 指可鑑別之空間禎率值 6312510030轰乖在鈴一谓腐的即風內胃建粗黑自煤紋採對12510030而所謂的解像力指的是可鑑別非常靠近的兩個物點之能力，簡單來說，就是可鑑別多少組黑白線對的能力，也就是可鑑別多少空間頻率值的能力。解像力'力的定狂観頑解像力即可窿別的空匱頻宰伙*測試標靶測試標靶的實際阪像毎對憔絞■■這竟度=1/N(mm)◎毒對攏白條较經遐光彈采統成像後，解像力'力的定狂観頑解像力即可窿別的空匱頻宰伙*測試標靶測試標靶的實際阪像毎對憔絞■■這竟度=1/N(mm)◎毒對攏白條较經遐光彈采統成像後，變得較為融=◎條絞愈钿・對比宣蝕低■愈魏被鑑別•111=SPREADFLW匚「1口^1・0日」ECr[EOGEJ亠>EDGE'llC>1AGEE—OBJECTBRIGHTNESSimaqeiuuhination2}nn,^MrS^jmp(d)我們想像：如圖(A)所示，有一個光柵(或數個光狹縫)，光可通過的線條區域，其光強度為1，光不可通過的線條區域，其光強度為0，也就是光強度分佈近似於0、1、0、1的矩形方波之光強度分佈，如圖(B)所示。但是對於通過光柵或光狹縫之光線，在每條光柵狹縫邊緣處均會產生繞射，如圖(C)所示。使得繞射光線並不會落在光通過之白光區，而是落在黑暗線區的邊緣，造成白光區不夠亮，黑光區不夠暗，降低了通過光柵後的黑白對比度。當光柵的條紋數目愈密，條紋之黑白對比度愈差，那麼鑑別條紋的程度愈差，如圖(D)所示。同樣的，由於光學系統本身含有像差，使得每對黑白條紋經過光學系統成像後，會變得較為模糊，不再是清晰的黑白條紋。黑白條紋的光強度分佈不再是黑白分明近似矩行方波的分佈，而是呈現如圖(D)的餘弦光強度分佈。所以條紋愈細，對比度相對地愈低，也就愈難被鑑別。

在測試標靶中，我們所看到的黑白條紋，有的是在成像面上沿著直徑方向排列之黑白條紋線對，另一部份則為沿著緣圓周之切線方向排列的黑白條紋線對。分別代表用來測試徑向方向與測試切線方向的成像品質的解像力。鎖頭解砌即可赛别肋報頻率値°乂解像力測試標靶測試標靶的實際成像^.'.SagittalImage(S)RadialImage(R)-弧矢向、超向解陳力鎖頭解砌即可赛别肋報頻率値°乂解像力測試標靶測試標靶的實際成像^.'.SagittalImage(S)RadialImage(R)-弧矢向、超向解陳力『箭頭驸的』■■即由SI心杨射狀射

出之肺頭方向之鸵蟻©('■-TangentialImage(TM^jMerldinslImage(R)；子午向解像力-即昌胃上一鮎之切線方向之财傑°也就丘中目出库則狀国出之乔新方句电黑烘sS在圖中我們可以看到S和T兩個英文字母。S是SagittalImage,或稱為RadialImage,指的是弧矢向、徑向的成像，為沿著直徑方向，也就是由圓心輻射狀射出之箭頭方向的影像。T則是TangentialImage，也稱為MeridinalImage，表示子午方向的成像；也就是沿著圓周上任一點位置之切線方向的影像，此方向是和徑向垂直的。檢測人員由中心往外層，記錄各點Sagittal(S)/Tangential(T)的解像力，這個解像力指的就是可鑑別的黑白線對之空間頻率。3-2解像力規格需求的計算概念解像力規格需求指的是對空間頻率的鑑別能力。那麼，要如何計算解像力的規格需求呢？首先，對於數位相機而言，我們必須要知道CCD的像素(也就是pixel數目)以及CCD的規格尺寸。對於投影機而言，我們則必須要知道該LCD面板的畫素(pixel數目)和LCD面板的尺寸。以1280*1024畫素的投影機來舉例：因為線對是由一黑一白所組成，代表要表現出黑白影像兩個光點，至少需要兩個畫素，所以將畫素除以2,代表此LCD面板在水平方向最多可解析到(1280除以2等於640組)黑白條紋線對，在垂直方向最多可解析到(1024除以2等於512組)黑白條紋線對；對於長寬比為5比4的LCD面板而言，LCD面板在水平方向的長度計算：是將LCD對角線的尺寸0.9吋，乘以25.4mm，再乘以五分之四所得到的結果，得到18.29mm值，而在垂直方向則等於(0.9*25.4*3/5=13.72mm);最後，我們將水平方向的線對640lp除以水平方向的長度18.29mm，得到35lp/mm，也就是說：這個鏡頭在水平方向，至少必須達到35lp/mm的需求，才能滿足最低解像力空間頻率的需求。同理，也可計算出垂直面的解像力需求之空間頻

率值為37linepair。所以35lp/mm和37lp/mm就分別是這個鏡頭在水平和垂直方向的解像力空間頻率需求值。肆像力的計算其酉圣选許多園累，运裡罡筒單的計fflSS=投影機鏡頭:「授影機鏡頭・130蓦董索，XGA-1280x1024，LCD尺寸為00（4:3），則設計此鏡頭時，解橡力值之規解求，至少應爲芳少，才能帝合需求？击索（Pi畑I）線對仲）長度比長 H(mm)解(ft力(Ip/Anm)水平1.28C1,280/2=64040.9x25.4^4/5=18.29640/16,29=35垂直1,0241024/2=512309x254^3/5=1372512/13.72=37折以羽IDMW371pAmi監分別是运罔软囲创？P叩垂鱼方向的壻懐刀聖閥朋率篷求値測試標靶分佈圖A號1RPT-107,鈴萌冊述測試標靶分佈圖A號1RPT-107,鈴萌冊述2D4RX1536標很尺寸1/2"D5C3X/OL5焦距狀够wIdea"24mm投鲂距邨100cm「檢測(.Ipm):中心第-1笔；Ts1T丨STS中也200200A2DOsoa16016020DEDOe200200200200£2DQ2G0-3001ED1t5002D0200200^200E2002002G0-2002口Dgoo卜200200200200G2DO20020020020DSQQH2D0咖ZU0200第四章：解像力檢測1檢測工作和檢測記錄這是一個測試標靶的不同空間頻率之黑白線對分佈圖。在這些同心圓上可以看到許多條紋，在檢測時，檢測人員必須檢測每一圈上A~H各位置點可以解像的能力有多少。一般的檢測工作包含描述鏡頭、記錄焦距範圍、焦距狀態和投影距離，然後由中心往外層，將每一圈的SagittaI和Tangential方向的可被鑑別的最高空間頻率的黑白線對記錄到檢測記錄表。障像力彬測的工作需要良好的眼刀、十尽的耐血和辻車紬微B砸性「檢測記錄表4-2檢測之考量在進行投影解像力的測試時，有幾個需要注意的事項：我們不能單