一种照相机成像平面照度均匀度检测系统

    1 引 言

    照相机成像平面照度均匀度直接关系到拍摄底片的成像质量。在实际拍摄中,底片的曝光量与底片平面所接收的光照度成正比,当照度不均匀程度超过一定限度时,会引起底片严重的感光不均,致使成像质量明显下降。对于黑白底片会产生四周暗角、边缘影像无法再现等不良影响;对于彩色底片会引起色彩失真。因此,检测、控制这一指标对确保照相机质量,提高市场竞争力有重要意义。国家标准中对镜头的像面照度均匀度指标及检测方法做出了规定[1]。

    通过研究发现:像面照度均匀度除与镜头因素有关外,还与渐晕、杂散光和机身的影响有关,因而检测相机整机的成像平面照度均匀度比检测单个镜头的指标更有实际意义。本文中介绍的照相机成像平面照度均匀度检测系统可在单片机的控制下通过GaAsP光电二极管线阵扫描、A/D转换、测量结果自动显示、打印的全过程,实现对整机的自动检测,其结果准确可靠。

    2 像面照度均匀度的影响因素和检测方法的提出

    根据几何光学和光度学理论可知,理想情况下摄影系统的像面照度E的分布公式为[2]

    式中B为物体的亮度;L为物距;fc为系统的焦距;H为视场角;A=fc/D为镜头的光圈数。

    由上式可知:光圈数A、物距L和物体的亮度B只影响照度值的大小,而不影响像面上的照度分布;当被摄物体位于光轴上(H=0)时,像面照度值最大,当被摄物体位于光轴外时,像面照度值按cos4H关系降低。当视场角很大时,边缘像点的光照度降低得相当严重。

    在实际拍摄时,若考虑光在通过镜头过程中的损耗,远轴光有一部分要被入射窗遮拦而产生的渐晕和进入照相机的光线被镜头、镜筒、快门叶片、机体内壁等反射而产生的杂光,(1)式可表示为

    式中S为镜头的透射率;h为渐晕系数;C为镜头和机身综合作用而产生的杂光系数。其中镜头引起的杂光在像面上的分布是均匀的,机身的影响使像面上的杂光分布变得不均匀。S、h和C均与视场角有关[3],它们的存在将增加像面照度分布的不均匀性。从分析可知:像面照度均匀度除与镜头因素有关外,还与渐晕、杂光和机身的影响有关,因而检测相机整机的成像面照度均匀度比检测单个镜头指标更有实际意义。

    根据5照相机质量检测标准6中指出的像面照度均匀度Kyc的定义

    式中Eyc和E0分别是像面上距光轴为yc距离处的像点照度和光轴上的像点照度。参照5标准6中的检测条件和一般检测方法,制定出本系统所采用的检测方法。