镜头光学分析

镜头光学分析

镜头组装完成，尚需要测试解像力及成像质量的好坏，不同的光
学系统应用不同的镜头，所以也有不同的解像检测方式，依普遍性来
讲，目前有下列几种：
1.数位像机镜头：通常使用投影解像力仪，特殊情况也可用MTF 机
检测。
2.扫描仪镜头：使用MTF 机检测。
3.液晶投影机镜头：使用投影光机检测解像，与数字像机镜头的差别
在于投影光源及chart 的不同。
4-1 解像力与成像品质
光学镜头从设计、制程到组装完成，需经过整个team 的努力，
如果解像力及成像质量不好的话，就浪费庞大的人力及物力，所以一
般解像不良的镜头可以根据实测的不良现象加以归类分析，看看现象
是需要变更哪些更关键参数，或许将不良镜头拆掉，即可重装成良
品，或是需另外投料，作为量产时的改进。
对于不良镜头的要因分析，其实是光学厂重要的课题，一般称为
「trouble shooting」，除了光学方面的专业知识外，当然更需要实务的
经验。以下就针对普遍性的解像不良现象种类、要因分析、以及解决
之道，加以研究。
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4-1.1 解像力
解像力就是所谓的空间频率，当解像力无法达到规格的要求，即
判定不良，纵使是不良品，也可从解像看出不同的不良现象。
1.不良现象：整面chart 解像不清晰。
要因分析：可能是镜片装反面，或者装错镜片。
对策：将镜头拆掉重新组装即可。
2.不良现象：半面chart 解像不清晰，而且有互拉的现象，例如当左
边清楚时，右边模糊；调整焦距，右边清楚时，右边又
模糊了，这是明显的倾斜（tilt）现象。
要因分析：镜片、零件、装配手法、投影治具、投影解像力仪等等
都是原因之一。
对策：『详见4-2 镜头倾斜』。
3.不良现象：中心与外围（0.7or0.9F）解像互拉，例如当中心清楚
时，周边模糊；调整焦距，外围清楚时，中心又模糊了，
这就是filed curvature 现象，也是像差的一种。
要因分析：Air space、镜片厚度是影响较大的因素
对策：『详见4-3 场曲像差』。
4-2.2 成像品质
不同于解像力，成像质量也是镜头另一项重要的检测标准，如、
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lateral color、flare、dark corner、鬼影⋯等。
1.不良现象：畸变像差。
量测方式：利用投影测试解像力时，量测上、下、左、右四条线的
长度，并与中心的十字线做比较。
要因分析：球面透镜的特性。
对策：需从设计上优化，或是采用非球面镜片。
2.不良现象：色差（lateral color）。
量测方式：a.利用投影测试解像力时，使用目测方式，可以看到
pattern 的白线边会有蓝、红边的线条，不过此种方式
只能看出成像质量的色散，而无法计量。
b. MTF 机不仅可以量测解像力，也有lateral color 的计
量方式。
要因分析：波长是折射率的函数，也是复合光（白光）的特性。
对策：可以从材质（低折射率）的选用以及设计上优化。
3.不良现象：B.F.L 或是放大率I 值规格外。
量测方式：a. B.F.L 规格外，DSC 镜头利用投影测试解像力时，可
由后焦量表看是否超出±2mm 规格外。
b.放大率I 值规格外，I 值是scanner 必须量测的重要数
值，MTF 机可以自动计算I 值。
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要因分析：放大率跟E.F.L 有相对关系。
对策：『详见4-4 放大率不良』。
4.不良现象：光斑（flare）。
量测方式：数字像机镜头可以利用数字像机用目测或是实拍方式，
观察flare，画面中出现不该有的光晕，即是flare，会
影响拍照质量。
要因分析：杂散光所致。
对策：零件需做消光处理，详见『4-5 光斑与鬼影』。