光学

您知道您真正在买什么吗?–关于镜头

声明镜头公差标准
(并更好地了解已经存在的那些标准)

您知道您真正在买什么吗?--关于镜头
  • 购者自慎,从拉丁语翻译过来
  • 并非所有的调制传递函数都是相同的 – Stuart Singer
  • 勤奋是好运之母 – 本杰明·富兰克林

那么这些说法与光学工程师的工作世界有什么关系呢?很多。综合起来,它们指出了光学行业中存在的一个可怕问题,该问题困扰着最好的工程师和他们最昂贵的视觉系统计划:缺乏镜头公差标准。

这个问题困扰了我们多年,直到最近在一个重要客户的挣扎中才重新出现。一家航空航天公司的工程师正要为一个进行太空测量的光学系统要购买一个重要的镜镜头。他对即将购买的产品感到兴奋,但他希望一个训练有素且值得信赖的眼睛来查看数据表中列出的一个镜头规格。

数据表列出了非常低的“失真”指标,低于0.5%,而我们公司的类似镜头列出的失真为10%。对于竞争对手来说,这似乎是“轻而易举”,但是后来我们发现买家(数据表中)没有的东西:所列的值是针对另一种失真的。

当我们指出这种差异时(有问题的公司列出了“电视失真”,而我们公司列出了“镜头几何失真”),买家和我们分享了一个顿悟的时刻。他说:“当然,这就是为什么他们的镜头失真值如此之低。我甚至没有注意到!”

您知道您真正在买什么吗?--关于镜头

电视失真值通常远低于几何失真值(请参见上一页的图1)。我们选择在数据表中显示一个几何失真值,因为它比TV失真提供了更真实的镜头性能指示,但竞争对手数据表中的失真值较低看起来确实很有吸引力。

它几乎成功了,这就是问题所在!

技术数据表是我们行业中有关镜头规格的最基本的沟通形式,它应该提供帮助买家比较镜头提供客观统一的答案。但事实并非如此。数据表可能会引起误导。由于数据表中的格式和数据不符合国际标准,也不受管理机构的监督,所以比较结果并不完全一致。此外,即使数据表中的某些镜头参数与ISO标准相关联,工程界也很难理解这些标准本身。

您是否曾经同时查看过日本,德国和美国镜头制造商的数据表?他们几乎没有共同之处。但问题并不根源于跨文化问题。比较来自同一国家/地区的三家镜头制造商的数据表,结果是这样的。每个公司都使用自己的格式和术语。每家公司本质上都是在重新发明轮子,但是镜头的购买家,正如我们将要看到的,面临着轮胎漏气的前景。

为了帮助光学工程师和系统设计人员更严格地查看镜头数据表,更好地规避隐藏在其中的陷阱,并询问镜头供应商的正确问题,我们建议着重注意以下关键数据表参数:

  • 调制传递函数(MTF)
  • 焦距
  • f-stop

MTF:一种方便的误导方式

MTF的一般用法是一种误导读者的方便方法。通常,MTF是“几何MTF”的缩写,该值不考虑衍射,因此提供了一个更高的、看起来更有吸引力的数字。最严格和最有用的一种类型的MTF被称为“多色衍射MTF”,它是在一个跨波长的视觉系统中反映透镜真实性能潜力的最佳指示器。

计算多色衍射MTF是一种比几何MTF更好的评价透镜性能的方法,因为它能更好地反映透镜在现实世界中的使用情况。也就是说,它考虑了包括衍射在内的光学物理,这是几何MTF中没有考虑到的。再一次,您可以从计算中看出,多色衍射的MTF是一个更高的数字,而对于未经训练的人来说,这意味着“不太好”。“不是这样的。(参见下一页的图2)。

几何MTF比多色衍射MTF计算简单得多,它代表了30到40年前MTF的计算方法,即在计算机之前。对于那些构建高端光学系统以在前计算机之前的环境中运行的工程师来说,几何MTF就是一张门票!

当然,我们在这里有点厚颜无耻,但没有在镜头制造商的数据表上标明MTF的种类也没什么可笑的。把几何MTF冒充成真正的MTF,并希望买家不要仔细看,这并不违法,但这是不对的。不幸的是,在这个领域,缺乏透明的、高度可理解的数据表标准已经伤害了有经验的工程师和新手。

需要明确的是,这样做的制造商并没有违法。他们提供的MTF数量是准确的,但是通过省略一个MTF描述符(“几何”在这种情况下),制造商创造一种情况,买家可能会偶然发现一个重大的性能差距,放慢速度,增加的成本,或危及他们的视觉系统的发展。

在施耐德光学,我们经常回答潜在买家的问题,即为什么我们的MTF值不能与各种竞争对手相比。十次中有九次,他们不仅惊讶地发现有多种MTF,而且还发现他们没有将苹果与苹果进行比较。

现在他们知道了。您也是。

您知道您真正在买什么吗?--关于镜头

焦距:100100

即使有一个国际标准化组织(ISO)或德国工业Normen (DIN)标准与镜头规格相关,许多买家也不知道该标准,更重要的是,不知道该标准对其视觉设计系统的潜在影响。镜头焦距(f’)就是一个很好的例子。镜头的焦距很简单,对吧?无论您需要为相机找一个100毫米的镜头,或为一个制造过程的视觉系统监控找20个 100的毫米镜头,数据表明确表示,买家将得到一个100毫米镜头。但是您知道吗,根据DIN标准4522第11节,镜头上雕刻的焦距的标准是±6%。大多数镜头买家不知道-这不是在工程学校教的!

该公司为其卷筒纸检测系统购买了20个100毫米的镜头,比如在一大片材料上测量缺陷,DIN标准对焦距的影响是显著的。这可能意味着,不是购买20个统一的100毫米镜头,他们实际上是不同焦距的镜头,从94毫米到106毫米(在他们买什么和他们得到什么之间的差距=额外的工作或返工,而且,最糟糕的是,一个系统故障,暴露了工程师对镜头购买过程的无知)。实际上,这意味着每一个镜头和相机都需要设置在一个稍微不同的距离,以获得相同的放大倍数和视场。想想可怜的立体视觉设计师吧!

反击这种不精确性的一个方法是确保您确切地知道您要买的是什么。要做到这一点,您必须提出问题。一个信誉良好的优质镜头制造商将能够回答您的问题,不同的镜头之间,不同批次之间,以及不同年份的镜头关于焦距和公差。一个有能力的买家需要了解的不仅仅是数据表规范:他或她必须深入了解呈现的值,并且只与真正了解其产品,以严格的公差生产镜头,准确发布数据,与您合作确保为您的系统购买到最佳的镜头。

F值:看到光

与焦距类似,f值 (f/#或f-stop)——控制通过镜头的光量——是由国际标准规定的,但是,同样地,大多数买家不知道这个标准。而且,他们不知道的事情也会伤害到他们。我们认为您会对ISO标准(ISO517)关于f-stop公差的规定感到惊讶。当f-stop为5.6或更慢-例如,f/5.6、f/8、f/11、f/16或f/22的设置- f-值只需精确到±1/2个f-stop或±25%的光。这是一个巨大的差异!想象一下,试着在您的视觉系统中连续设置20个镜头,每个镜头都调到f/8,您知道它们可能相差±25%!当镜头速度快一些,设为f/4、f/2.8或f/2时,光圈误差为±1 / 3或±16.6%。您可以驾驶一辆公共汽车穿过这些缝隙,当您试图为您的视觉系统在一排设置多个镜头时,这当然没有帮助。有些人可能会考虑对这些差异进行简单的变通。例如,不能对每个镜头的f-number稍作调整,使系统中的每个镜头都有相同的光量吗?是的,但是要记住镜头的作用。镜头将不再以合适的f值工作,从而影响景深,从而影响对焦!

这个变通方法的话题又把我们带回到我们之前提到的航空航天工程师。让他犯错误的镜头规格是失真,另一个没有标准的规格。他几乎买下的镜头的真正变形会使正在设计的系统瘫痪,这可能会推迟卫星的发射,让人们失去工作。这个错误肯定会在更灾难性的后果出现之前被检测到,但这还不够好。工程师们在一个精确价值的世界里工作,他们需要在购买之前获得这些价值的手段。

结论

经验是一个伟大的老师。通过多年的经验,我们学到了很多关于数据表的缺点和规则,或缺乏这些规则, 学到如何管理它们。下面是一个快速摘要:

  1. 光学镜头的技术数据表不受标准约束,从而使每个供应商都能以所需的方式显示所需的数据,这可能会导致误导性的性能声明并妨碍同类之间的比较。
  2. 通用规格术语(例如MTF)通常会掩盖其测量的内容和计算方法的多种方式,再次将其留给买家来完成侦探工作。
  3. 即使规格是由ISO或DIN标准规定的,这些标准通常是:a)镜头购买家不能很好地理解;b)宽到可以开巴士穿过它们。

将行业参与者聚集在一起制定共同标准的努力失败了,并被放弃了。这使得买家有责任变得更了解情况和更好奇。它还让有信誉的制造商摆脱托词,清楚地展示他们的数据——例如,指出MTF的类型。

而这两方——买家和卖家——将继续通过电话进行交流。知情的买家需要问正确的问题,深入了解关键规格背后的细节。作为回应,高质量的供应商需要让他们的买家对他们的镜头容忍度有全面的了解,并愿意以一种有益而透明的方式与他们分享。

同时,记住,一分钱一分货。购者自慎。

By Stuart Singer and Jim Sullivan, Schneider Optics

您知道您真正在买什么吗?--关于镜头
您知道您真正在买什么吗?--关于镜头

关于施耐德光学

施耐德光学是世界著名的德国光学制造商施耐德-克罗伊茨纳赫(Schneider-Kreuznach)在美国的子公司。施耐德在市场上生产高质量光学器件已有90多年的历史,为大幅面摄影,照片放大,电影放映机,光学滤光和工业应用提供解决方案。施耐德光学在2000年收购了CenturyPrecision Optics,并在其50多年的电影和视频附件生产领域积累了丰富的经验。

施耐德光学在纽约州Hauppauge和加利福尼亚州Van Nuys设有办事处,并在全球拥有数百家经销商网络,可随时帮助您满足任何成像需求。

Joseph Schneider于1913年在德国BadKreuznach创立了公司。从那时起,施耐德工厂就不断进行现代化改造,始终保持最先进的状态。工厂完全符合ISO 9001标准。它的美国子公司施耐德光学成立于1972年。

www.schneideroptics.com
(631)761-5000

相关新闻

微信关注
微信关注
QQ咨询 邮件咨询
返回顶部