Những yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn lens (P1)
logo

Tìm ống kính phù hợp cho máy ảnh của bạn

Để có được hình ảnh đẹp, sắc nét, bạn không chỉ cần một chiếc máy ảnh tốt mà còn phải có ống kính phù hợp với máy ảnh. Đối với máy ảnh compact kỹ thuật số thường có một ống kính được lắp đặt cố định; đối với máy ảnh phản xạ, bạn có thể làm việc với ống kính có thể điều chỉnh để có được hình ảnh tốt nhất có thể trong nhiều trường hợp khác nhau. Các ống kính riêng lẻ không chỉ khác nhau về độ phân giải, độ rộng góc và kích thước mà còn khác nhau về cấu tạo của chúng. Đây cũng là một "vấn đề" với máy ảnh thị giác máy và ống kính thích hợp dành cho chúng. Ống kính nào là lựa chọn chính xác cho những điều kiện nào sẽ được giải thích trong bài viết sau.

Có những loại ống kính nào?

Trước khi chúng tôi giải thích những gì cần tìm khi chọn một ống kính, trước tiên bạn nên xem xét các loại ống kính khác nhau có sẵn trên thị trường. Nói chung có các ống kính hướng tâm (entocentric) hoặc viễn tâm (telecentric), cũng như các ống kính góc rộng và mắt cá. Ngoài ra, cũng có các ống kính đặc biệt cho hồng ngoại gần.

Tuy nhiên, ở đây, chúng tôi sẽ tập trung hoàn toàn vào ống kính hướng tâm vì chúng chủ yếu được tìm thấy trong các ứng dụng thị giác máy. Các ống kính hướng tâm thông thường có khẩu độ góc cố định cho ống kính cũng như cho cảm biến. Góc khẩu độ tương tự như mắt người. Các vật thể ở xa xuất hiện nhỏ hơn và các vật thể gần hơn xuất hiện lớn hơn. Ống kính hướng tâm phổ biến nhất được tìm thấy trong mắt người.

What Types of Lenses are There?

Những yếu tố nào cần phải cân nhắc khi lựa chọn ống kính

1. Kích thước cảm biến và vòng tròn hình ảnh

Kích thước cảm biến là một yếu tố quyết định trong việc chọn ống kính chính xác. Máy ảnh quét vùng có độ phân giải cao và máy ảnh quét dòng nói riêng có cảm biến lớn hơn máy ảnh có độ phân giải thấp. Kích thước của cảm biến không được xác định bởi bất kỳ tiêu chuẩn nào, nhưng được xác định bởi độ phân giải và kích thước điểm ảnh của cảm biến. Về mặt lý thuyết, mọi thông số tốt nhất đều có thể được lựa chọn, vấn đề chỉ là giá cả. Kích thước cảm biến được tính bằng inch, nhưng tương ứng với đường chéo cảm biến là 1 inch trên 16 mm chứ không phải 25,4 mm. Có những lý do lịch sử cho điều này.

 

1.1 Mount (ngàm)

1.1 Mount
 

Giao diện giữa thân máy và ống kính được gọi là ngàm (mount), có kích thước tiêu chuẩn và được thiết kế theo kiểu ren vít của thân máy ảnh.

C mount, là loại ngàm phổ biến nhất dành cho máy ảnh thị giác máy, thích hợp cho đường chéo cảm biến là c. 20 mm - tương ứng với 1,5 inch. Đối với các cảm biến lớn hơn, ngàm F hoặc và lưỡi lê F thường được sử dụng, mặc dù loại này hiếm khi được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp. Đối với những ứng dụng này, ống kính CS mount và S mount, phù hợp với cảm biến nhỏ, thường được sử dụng hơn. Ống kính S mount được sử dụng cho kích thước cảm biến 1/2 ″, 1/3 ″ hoặc nhỏ hơn. Để gắn ống kính C mount lên thân CS mount, cần có vòng tiếp hợp 5 mm. Thủ tục này sẽ không hoạt động theo cách khác? Không thể lắp ống kính CS mount trên máy ảnh C mount.

1.2 Đường kính vòng ảnh

Image Circle Diameter

Ngàm của ống kính so với kích thước ngàm chỉ có thể cho phép suy luận về vòng tròn ảnh. Thuật ngữ "vòng tròn ảnh" mô tả bề mặt của cảm biến được chiếu xạ bởi ánh sáng truyền qua của thấu kính mà không có bất kỳ bóng mờ nào trên rìa và quá trình này được gọi là "làm mờ nét ảnh".

Tương tự như kích thước cảm biến, đường kính vòng tròn hình ảnh được tính bằng inch. Lý tưởng nhất là ống kính C mount 1/3 ″ nên được gắn trên máy ảnh có cảm biến lớn 1/3 ″. Sau đó, vòng tròn ảnh có sẵn sẽ được sử dụng một cách tối ưu. Nếu sau đó chúng tôi gắn cùng một ống kính trên thân máy với cảm biến kích thước 1/2 ″, chúng tôi sẽ gặp phải hiện tượng làm mờ nét ảnh.

Giả sử rằng chúng ta sử dụng ống kính 2/3 ″ có cùng độ dài tiêu cự và cảm biến 1/3 ″, thì chúng ta sẽ không gặp bất kỳ vấn đề gì với việc làm mờ nét ảnh. Tuy nhiên, góc nhìn sẽ thay đổi. Về nguyên tắc, đây thậm chí còn là một lợi thế vì bằng cách sử dụng ống kính lớn hơn, một vòng tròn hình ảnh lớn hơn được tạo ra, có nghĩa là độ sắc nét của hình ảnh vẫn nhất quán từ trung tâm đến rìa.

Trong trường hợp này, một phần lớn của vòng tròn ảnh không được sử dụng, đó là một sự lãng phí tiền bạc. Khi đó, ống kính lớn bao nhiêu không quan trọng, kích thước của hình được xác định bởi kích thước cảm biến. Ống kính càng lớn thì càng đắt. Đối với một cảm biến nhỏ hơn, bạn nên sử dụng một ống kính nhỏ hơn sao cho hợp

Kết luận: Đường kính vòng tròn ảnh phải vừa hoặc lớn hơn kích thước cảm biến!

2. Độ phân giải và kích thước điểm ảnh

2. Resolution and Pixel Size
Chỉ có thể tạo hình ảnh có độ phân giải cao nếu sử dụng ống kính có độ phân giải cao.

Để có được hình ảnh có độ phân giải cao thực sự tốt, cần nhiều hơn số megapixel cao. Ống kính cũng phải có khả năng phân giải kích thước pixel. Độ phân giải của ống kính được đưa ra theo từng cặp đường thẳng trên milimét và chỉ định số lượng đường trên milimét xuất hiện tách biệt với nhau. Càng nhiều cặp vạch xuất hiện càng khác biệt, thì độ phân giải của ống kính càng tốt.

Qua đường cong MTF (modulation transfer function), khả năng phân giải của thấu kính từ tâm ảnh ra biên được mô tả. Bạn có thể hỏi nhà sản xuất về những đường cong này. Tham chiếu để tính toán đường cong MTF là một biểu đồ thử nghiệm với các thanh màu đen và trắng, trong đó các cấu trúc ngày càng trở nên mịn hơn để có thể đọc được độ phân giải tối đa bằng lp / mm.

Độ phân giải của ống kính giúp xác định độ lớn của các pixel để vẫn có thể phân giải chúng. Hầu hết thời gian các megapixel có thể phân giải được chỉ định trực tiếp cho các ống kính.

Đối với cảm biến có độ phân giải 5 MP, tức là với 5 triệu điểm ảnh, chúng tôi sẽ cần một ống kính có thể phân giải là 5 MP.

The lens resolution is given in line pairs per millimeter (lp/mm). Độ phân giải ống kính được tính theo cặp dòng trên milimét (lp / mm).
 
Typical resolution test chart
Một biểu đồ kiểm tra độ phân giải điển hình
 

Kết luận: Độ phân giải của ống kính phải phù hợp với kích thước điểm ảnh của cảm biến.

Ghi chú: Megapixel

Nhiều nhà sản xuất máy ảnh hoặc điện thoại thông minh tiêu dùng quảng cáo số megapixel đặc biệt cao trên thiết bị của họ. Điều này gợi ý cho người tiêu dùng rằng nhiều megapixel hơn có nghĩa là độ phân giải cao hơn và tạo ra hình ảnh tốt nhất. Nhưng số lượng điểm ảnh cao trên thực tế không giúp ích gì nếu ống kính không vừa. Ống kính chất lượng tốt thường đắt, vì vậy nhiều nhà sản xuất cố gắng tiết kiệm chi phí ở đây. Ví dụ, một điện thoại thông minh có camera độ phân giải 20 MP đã tạo ra một hình ảnh mờ; một cảm biến có số điểm ảnh cao như vậy sẽ chỉ làm tăng độ mờ.

Tuy nhiên, một máy ảnh nhỏ gọn có độ phân giải 5 MP và ống kính chất lượng cao sẽ tạo ra hình ảnh sắc nét hơn đáng kể, mặc dù độ phân giải thấp hơn.

Đối với xử lý hình ảnh công nghiệp, các cảm biến có độ phân giải từ VGA (0,3 MP) đến 5 MP thường được sủ dụng. Độ phân giải cao hơn sẽ không có nhiều ý nghĩa đối với máy ảnh loại C mount, bởi vì các điểm ảnh riêng lẻ quá nhỏ và tiếng ồn sẽ quá lớn để thực hiện các tác vụ đo lường và kiểm tra khắt khe.

Chúng ta cùng tìm hiểu thêm các yếu tố khác cũng quan trọng không kém ở phần 2 nhé

Tags: Những yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn lens (P1)

Bài viết liên quan