1. CCD的尺寸

　　其實(shí)是說(shuō)感光器件的面積大小，這里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面積越大，也即CCD/CMOS面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。CCD/CMOS是數(shù)碼相機(jī)用來(lái)感光成像的部件，相當(dāng)于光學(xué)傳統(tǒng)相機(jī)中的膠卷。

　　在數(shù)碼相機(jī)性能規(guī)格表中用英寸表示并不是CCD的真實(shí)尺寸，但可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法求得CCD的真實(shí)尺寸。鏡頭的真實(shí)焦距與相當(dāng)(等效)焦距在數(shù)碼相機(jī)或使用說(shuō)明書(shū)上一般都會(huì)列出，而相當(dāng)于35mm照相機(jī)的焦距與真實(shí)焦距之比，即為35mm照相機(jī)的畫(huà)幅對(duì)角線尺寸與CCD的實(shí)際對(duì)角線長(zhǎng)度比，由此可以方便計(jì)算出CCD的真實(shí)尺寸。

 

 

 

 

　　2. MTF值與鏡頭成像質(zhì)量

　　MTF(光學(xué)傳遞函數(shù))是全面評(píng)價(jià)攝影鏡頭的最佳方法, 是鏡頭傳遞調(diào)制度的能力，或者說(shuō)是鏡頭“記錄、還原調(diào)制度的能力”。鏡頭的 MTF 值，可以反映鏡頭除了畸變以外的所有像差，而且與實(shí)際成像結(jié)果非常吻合。一般來(lái)說(shuō)反差高的鏡頭，其對(duì)同一景物所成影像的對(duì)比度也高。因而影像的調(diào)制度也高，即鏡頭的 MTF 值高。鏡頭的成像品質(zhì)是影友們最為關(guān)心，也是爭(zhēng)論最多的話題，雖然各種針對(duì)鏡頭成像素質(zhì)的測(cè)試方法層出不窮，但由于測(cè)試條件千差萬(wàn)別，因此這些方法都不能非常準(zhǔn)確地反應(yīng)鏡頭的真實(shí)品質(zhì)。與媒體拍攝分辨率標(biāo)板的測(cè)試方法相比，MTF 成像曲線圖是由鏡頭的生產(chǎn)廠家在極為客觀嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試環(huán)境下測(cè)得并對(duì)外公布的，是鏡頭成像品質(zhì)最權(quán)威、最客觀的技術(shù)參考依據(jù)。下面就來(lái)介紹MTF 曲線的技術(shù)原理和解讀方法.

　　測(cè)量反差與分辨率

　　眾所周知，對(duì)數(shù)碼照片成像素質(zhì)影響最大的是鏡頭的分辨率和反差。分辨率的單位是線對(duì)/ 毫米(lp/mm)，相鄰的黑白兩條線可以稱為一個(gè)線對(duì)，每毫米能夠分辨出的線對(duì)數(shù)就是分辨率。如何測(cè)試鏡頭的分辨率和反差呢?廠商利用拍攝正弦光柵(測(cè)試標(biāo)板中的黑白相間的柵格)的方法進(jìn)行測(cè)試，亮度按正弦變化的周期圖形叫做“正弦光柵”。而正弦光柵的疏密程度被稱為“空間頻率”(Spatial Frequency)，空間頻率的單位用lp/mm 表示。lp/mm 標(biāo)識(shí)單位長(zhǎng)度( 每毫米) 的亮度按照正弦變化的圖形的周期數(shù)。

　　反差與正弦光柵分辨率

  

　　我們?cè)倩剡^(guò)頭來(lái)看反差。

　　反差 =( 照度的最大值-照度的最小值) /( 照度的最大值 + 照度的最小值)。

　　所以，反差的數(shù)值總是小于等于1 的。這里我們引入調(diào)制度M 的概念：

　　M=(Imax - Imin)/(Imax + Imin)

　　調(diào)制度M 總是介于0 和1 之間，調(diào)制度越大，反差越大。在對(duì)鏡頭的反差和分辨率進(jìn)行測(cè)試時(shí)，我們將正弦光柵置于鏡頭前方，測(cè)量鏡頭成像處的調(diào)制度。這時(shí)由于鏡頭像差的影響，會(huì)出現(xiàn)以下情況。當(dāng)空間頻率很低時(shí)，測(cè)量出的調(diào)制度M 幾乎等于正弦光柵的調(diào)制度;當(dāng)所拍攝的正弦光柵空間頻率提高時(shí)，鏡頭成像的調(diào)制度逐漸下降。鏡頭成像的調(diào)制度隨空間頻率變化的函數(shù)稱為調(diào)制度傳遞函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function)。對(duì)于原來(lái)調(diào)制度為M 的正弦光柵，如果經(jīng)過(guò)鏡頭到達(dá)像平面的像的調(diào)制度為M ’ ，則MTF函數(shù)值為：

　　MTF 值= M ’ / M

　　由此可見(jiàn)，MTF 值必定大于0，小于1。MTF 值越接近1，說(shuō)明鏡頭的性能越優(yōu)異。

　　MTF 值不但可以反映鏡頭的反差，也可以反映鏡頭的分辨率。由于MTF 值是廠商在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試環(huán)境下測(cè)得的，排除了成像介質(zhì)(膠片或感光元件)的影響，因此較為客觀。當(dāng)空間頻率很低時(shí)，MTF 趨于1，這時(shí)的MTF 值可以反映鏡頭的反差。當(dāng)空間頻率提高，也就是正弦光柵的密度提高時(shí)，MTF 值逐漸下降，這時(shí)的MTF 曲線可以反映鏡頭的分辨率。由于人眼的分辨能力有限，我們一般取MTF 值為0.03時(shí)的空間頻率作為鏡頭的目視分辨率極限。空間頻率高于這個(gè)值時(shí)，鏡頭成像素質(zhì)的變化人眼難以察覺(jué)，也就不存在測(cè)量的意義了。

　　鏡頭質(zhì)量

  

 

　　MTF 曲線圖示例

　　以上圖為例，針對(duì)A、B、C 三條MTF 曲線進(jìn)行以下分析：

　　曲線A 所代表的鏡頭在低頻段反差適中，但隨著空間頻率的提高，它的衰減過(guò)程很慢，說(shuō)明其素質(zhì)還是不錯(cuò)的。

　　曲線B 所代表的鏡頭在低頻表現(xiàn)很好，說(shuō)明鏡頭的反差很好，但隨著空間頻率的提高，它的曲線衰減很快，說(shuō)明鏡頭的分辨率不算很好。

　　曲線C 所代表的鏡頭在低頻時(shí)就很快衰減，綜合素質(zhì)較低。

　　和上面的曲線不同，廠商繪制MTF 曲線時(shí)都是固定空間頻率和光圈。

　　其中固定空間頻率低頻(10 線對(duì)/mm)曲線代表鏡頭反差特性，這條曲線越高，鏡頭反差越大。而固定高頻(30 線對(duì)/mm)曲線代表鏡頭分辨率特性，這條曲線越高，鏡頭分辨率越高。雖然縱坐標(biāo)還是MTF 值，但橫坐標(biāo)改為了像場(chǎng)中心到測(cè)量點(diǎn)的距離。鏡頭是以光軸為中心的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，中心向各方向的成像素質(zhì)變化規(guī)律是相同的。由于像差等因素的影響，像場(chǎng)中某點(diǎn)與像場(chǎng)中心的距離越遠(yuǎn)，其MTF 值一般呈下降的趨勢(shì)。因此以像場(chǎng)中心到像場(chǎng)邊緣的距離為橫坐標(biāo)，可以反映鏡頭邊緣的成像素質(zhì)。

　　另外，在偏離像場(chǎng)中心的位置，由沿切線方向的線條與沿徑向方向的線條的正弦光柵所測(cè)得的MTF 值是不同的。將平行于直徑的線條產(chǎn)生的MTF 曲線稱為弧矢曲線，標(biāo)為MTFS (Sagittal)，而將平行于切線的線條產(chǎn)生的MTF 曲線稱為子午曲線，標(biāo)為MTFT。如此一來(lái)，廠商所測(cè)得的MTF 曲線一般有兩條，即S 曲線和T 曲線。

 

 

 

 

　　3.法蘭距離，后焦距，機(jī)械后焦距

　　后法蘭距是指從鏡頭接口處到攝像機(jī)傳感器之間的距離。后焦距是指從鏡頭最后一片鏡片中心點(diǎn)到攝像機(jī)傳感器之間的距離。機(jī)械后焦距是指鏡頭接口最前端到攝像機(jī)傳感器之間的距離CS接口的鏡頭后法蘭距為12.5mm，C接口的后法蘭距為17.5mm。 CS接口的鏡頭只能匹配CS接口的攝像機(jī)，但是C接口的鏡頭除了可以匹配C接口的鏡頭外還可通過(guò)加一個(gè)5mm的C轉(zhuǎn)CS接圈來(lái)匹配CS接口的攝像機(jī)

　

 

　4.鏡頭結(jié)構(gòu)： ^6%6~=D%t

　　6xh/M+JT_$ a、單片或雙膠合透鏡構(gòu)成的簡(jiǎn)易鏡頭 aWq(vw{

　　Mx*|D!Xz 　　這種簡(jiǎn)易型鏡頭由于只采用單片或雙膠合透鏡構(gòu)成，因此其象差不可能完善校正，孔徑也很小，只能在強(qiáng)光下使用。但由于此類鏡頭價(jià)格特別低廉，特別是近年來(lái)已普遍使用光學(xué)塑料(pmma)替代光學(xué)玻璃，使其制造成本更為降低。因此，目前市場(chǎng)上的玩具相機(jī)、一次性相機(jī)大多使用這種簡(jiǎn)易鏡頭。 PQ HHOXB

　　fW1T b、三片三組柯克[cooke]型鏡頭 3g[2O,-

　　?kHOgrpr　　早期由三片分離透鏡組成的柯克型鏡頭，其光圈位于透鏡之間，這種光學(xué)結(jié)構(gòu)型式是鏡頭象差能得以初步校正的最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，象質(zhì)基本上滿足一般普及型相機(jī)的要求(鏡頭等級(jí)為2～3級(jí))，且價(jià)格比較低。近幾年來(lái)為了適應(yīng)自動(dòng)、袖珍照相機(jī)的發(fā)展，把通常三片型柯克鏡頭的光圈由鏡頭中間移至鏡后，使透鏡之間密接緊靠。由于光圈后移造成的光焦度失對(duì)稱，使系統(tǒng)存在有較大的軸外球差，不得而已只能采取攔光的辦法來(lái)保證象差，因此相對(duì)來(lái)說(shuō)邊緣照度較低，在設(shè)計(jì)及使用時(shí)都需要統(tǒng)籌兼顧。 GQ2M <

　　`nS5xep 　　為進(jìn)一步降低成本，目前市場(chǎng)上的水貨低檔照相機(jī)大多用光學(xué)塑料透鏡替代柯克型三片物鏡中的某一片(大多為中間一片)，此時(shí)其相對(duì)孔徑只能做到1/4.5左右。 f&2?PTd

　　yn;bg3% c、天塞[tessar]型三組四片照相鏡頭 3c wt-V[

　　r0 y{Oo $ 　　由柯克型發(fā)展起來(lái)的天塞型鏡頭見(jiàn)圖1-2-18，它1902年起源于德國(guó)的蔡司光學(xué)工廠，最早是由著名光學(xué)專家魯?shù)婪?rudolof)設(shè)計(jì)的。它用雙膠合透鏡組代替了柯克型鏡頭的第三片，所以鏡頭的相對(duì)孔徑可以大大提高，在中等視場(chǎng)50°～60°情況下其相對(duì)孔徑可做到1/3.5～1/2.8。它是目前國(guó)內(nèi)中檔或普及型照相機(jī)應(yīng)用得最廣的鏡頭結(jié)構(gòu)形式。光圈位于第二、第三組之間，構(gòu)成非對(duì)稱結(jié)構(gòu)型的正光焦度攝影物鏡。 U(%cP#{z

　　3 E#U5N　　引入的膠合透鏡組使物鏡的象散和軸外均得到了充分改善，因此特別適合于風(fēng)景攝影。 p)o*,8D{$9

　　vrM5aYH<|d、雙高斯物鏡及其演變形式 V]"XZU

　　A[ S%m!jX>　　雙高斯物鏡是在具有較大視場(chǎng)(大約40°左右)的物鏡中，相對(duì)孔徑最先達(dá)到f/2的一種物鏡。最初的設(shè)計(jì)如圖1-2-19所示。加入的兩個(gè)膠合面，使其有可能更好地消除象差。膠合面兩邊玻璃的色散盡管不同，但折射率近似相等，因此膠合面的加入對(duì)單色象差影響不大。基本對(duì)稱的結(jié)構(gòu)有利于彗差、畸變、倍率色差等垂軸象差的校正，光圈兩側(cè)各有一個(gè)強(qiáng)凹透鏡，有利于球差和象散的校正。 | T>M

　　o}H[sH 　　雙高斯物鏡的復(fù)雜化型式，主要是為了增加鏡頭的相對(duì)孔徑或者是為了改善鏡頭的成象質(zhì)量。最常見(jiàn)的方法是把前面或者后面的正透鏡用兩個(gè)單正透鏡來(lái)代替，如圖1-2-19(a)所示。它可以使軸外的視場(chǎng)高級(jí)球差和軸上的孔徑高級(jí)球差同時(shí)減小，可以在較大的視場(chǎng)情況下獲得較高的成象質(zhì)量。 　　雙高斯物鏡的另一類復(fù)雜化形式是把前、后厚透鏡中的膠合面，用分離曲面代替;或者同時(shí)把前面或后面的正透鏡分成兩個(gè)。