如何评价一个镜头?
3A大家可以看看前面的东西了。接下来就是镜头了。
这东西做为光学中传统中的传统,可以说是人类在某些方向上的努力的尽头。
世间最平整的镜面
要求最高的,应该是光刻机上的镜头了。现在国外的镜头差不多也是10nm以下的精度了,想像一下,直径一米左右的一个镜头,它的平整度是10nm以下,有多。。。难。不记得那里看过,大概要的平整度,是地球展开了只是放一概头发丝那样(我查到的asml官方原文,如果这个有德国大小,那最高的起伏点要低于1mm, 看来要比这个头发丝的要求低一些哦,是不是官方更实在点儿)。而这东西,现在只有德国蔡司(Zeiss SMT)干得出来。而为了做这个东西,
在2016年11月,ASML出资10亿欧元,购买了Zeiss SMT公司24.9%的股份,并承诺在2022年之前投入5.4亿欧元,支持Zeiss SMT的研发,同时表示要再投钱继续推动蔡司研发新一代EUV光刻设备将要搭载的更大数值孔径光学系统。
“同样一个镜片,不同工人去磨,光洁度相差十倍。”SMEE总经理贺荣明说,他在德国看到,抛光镜片的工人,祖孙三代在同一家公司的同一个职位。
Flatness is crucial. The mirrors are polished to a smoothness of less than one atom’s thickness. To put that in perspective, if the mirrors were the size of Germany, the tallest ‘mountain’ would be just 1 mm high.
也就是在这个镜头上,ASML形成了一个极高的壁垒。
手机镜头
但是这个不是我这次想谈的,我就想看看普通的手机镜头,什么材质,什么组成,怎么评价它们。
现在手机的镜头2019年出的基本上都是5p,6p吧。2020年的6p, 7p, 8p。 2021年估计也是5p, 6p, 7p, 8p这样子。
整个镜头的组成差不多是像下面这样。
解释一下 5p,6p中p的概念吧,其实它是来源于镜头中镜片的材质plastic树脂,glass玻璃, 如果是5p1g,就是5片树脂镜片,1片玻璃镜片。但是习惯了也是6p,不特意强调什么了,也就是镜头组中有几片镜片组成。
之所以镜片数变得越来越多,肯定是这样成像质量越来越好啊。不过,镜头是越来越厚啊。现在大家看到手机后边的“ 疖子 ”, 就是因为考虑像质,不得不向厚度低头了。然后我也不清楚,为什么不能把那块做得更光滑些。反而。。。。设计师按理说都是强迫症,但是做手机整体外观设计的,都不是,都不是,都不是。
镜头评估
镜头评估可能要关注几个方向吧
等效焦距
这个在我看来是镜头一个最重要的参数了。无论是长焦,中焦,定焦,变焦都在描述镜头的一个特性,对焦能力(成像基础能力)。同样它也是影像成像最最关键的东西。
下面这个图在解释了不同焦距的成像变化,焦距越大,成像越小。
变焦原理
焦距对FOV角的影响
焦距越大FOV角越小,也就是能看到的/拍到的东西越少。焦距越小,FOV角越大,能拍到的东西越多。
FOV角
色散
色散这事,也是镜头天生就有的。当年牛顿爷爷的棱镜,在小学教育了多少人啊。所以只要是镜头,都有这个问题,只不过现在技术好一些了,只有在一些特殊的情况下才会有问题。
所以如果现在的镜头,还是在极个别的情况下,在边缘会有紫边现象。但是基本上没有了。
畸变
这个还有一点点的。通常看看这个点图就能算了。如果是这个下面的样子,那这个相机基本上就不要卖了。
清晰度(中心,边缘)
这个才是最麻烦的,一个MTF数值,会让好多人疯掉的。因为这个数值提高起来有点儿。。。而且它与resolution是有冲突的,必须要平衡。
其实考虑光学系统用MTF,考虑成像系统用SFR。
通常用类似的图来计算MTF
MTF = (最大亮度 - 最小亮度) / (最大亮度 + 最小亮度)
Shading
这个就是均一性。如果光源不是平行光,那大概率得到的是一个像下面这图的东西。
如果是个平行光,那可能反映的就是镜头的锐度了。虽然一般不用它。
= [ ( )]− [ ( )]/max[ ( )] 100
Ghost/Flare
这个东西吧,看个图很容易,下面的大的那块是ghost, 小的是 flare。 这东西的成因也很简单,因为镜头中各个镜片的散射与反射。正常越好的材料及好的设计,会把这些消除的相对好一些。但是不可能完全消除的,不信你把手机对着台灯看一下(不要对太阳,除非不想要相机了),总能在某个角度看到这个东西。如果在镜片中使用蓝玻璃是有可能改善。同样镜片越多,可以改善的机会也越多。但是越厚。
参考: