几款中长焦镜头的星点等测试

几款中长焦镜头的星点等测试

在几何光学理论中，我们可以把光看作是“能够传递能量的具有方向性的几何线”。一个“理想光学系统”应该能使一个物点所发出的所有能通过该光学系统的光线重新聚焦于一点，在“理想成像”时，像点是一个“理想几何点”，它即没有面积也没有体积。如果成像不“理想”，则形成有一定大小的“体积”，在焦平面上则形成有一定面积的弥散斑，如果弥散斑较大，则主要是由于各种像差造成的。

如果我们根本无法得到一个真正的“理想光学系统”，那么我们所使用的光学系统距“理想”有多大的差距呢？这就引出了对光学系统的评价问题。对光学系统成像质量评价的方法分为两大类，第一类用于成品的实际检测，第二类用于设计阶段的评价。另有一种方法即可作为设计阶段的评价，又可用于成品的实际检验。第一类主要有“分辨率检验”和“星点检验”法。这两种检验方法依然是光学界目前最广泛使用的像质检验方法。

对于“星点检验”方法的理论依据如上所述，我们可以把光看作是“能够传递能量的具有方向性的几何线”（几何光学的理论基础），一个“理想光学系统”应该能使一个物点所发出的所有能通过该光学系统的光线重新聚焦于一点。在“理想成像”时，像点是一个“理想几何点”，它即没有面积也没有体积。如果成像不符合“理想”，则形成有一定大小的“体积”，在焦平面上则形成有一定大小的弥散斑。所以，根据弥散斑的大小和能量分布情况，也就是直观观察像的大小、形状和颜色等，就可以评定系统成像质量的优劣（可以分解为不同的像差）。传统的“分辨率”检验是拍摄画满了不同粗细的黑白相间短线条的测试板。“星点检验”与“分辨率检验”的结果是一至的，假如甲与乙的焦距一样，如果甲比乙的弥散斑的表现得好，那么说明甲比乙的分辨率就一定高；假如甲的焦距比乙的更长，那么说明甲比乙的分辨率更高......

“星点检验”并不是跑到野外去拍恒星，可以直接在实验室模拟拍摄。实际拍摄天文内容的要求比在实验室的模拟拍摄要复杂得多，也不是每一次拍摄的结果都很客观，比如，天气情况的影响、跟踪精度的影响、“接受器”选择的影响等问题。因此，“星点检验”方法可以是直接在实验室中模拟拍摄。但“实验室星点”会与实际的“天文星点”在某些方面有所差异，比如“天文星点”的像在反应色差时主要表现为蓝色轴向或倍率色差，这主要是离我们较近的，表现为很亮的主序星的光源特性造成的。但如果用胶片拍摄，即便亮星几乎没有蓝色色差（可以认为光学系统基本无色差），却会发现很多暗星会带有红色的轴向色差，这主要是由恒星的红移造成的；“实验室星点”会因为光源的原因，使像的蓝色色差有所减弱（比如这次用的“实验室星点”）。因此，主要用于拍摄天文的镜头或望远镜，在使用“实验室星点”拍摄检验后，还要凭想象去“还原”成“天文星点”的像的情况。

近来刘乙韬同好用不同的镜头等拍摄了一组“实验室星点”的像，主要是为了比较检验宾得645A*300/4ED镜头的“数码特性”。拍摄时使用佳能5DII机身，拍摄距离约为镜头的30倍焦距处，照片处理为同比例放大，左侧星点位于视场中心，右侧星点位于视场右上角极限处。“‘实验室星点’的直径是50um 拍摄使用手动挡，相同的曝光量和白平衡，后期处理拉了曲线，曲线形状相同，作用是把星点以外的东西去掉，如‘实验室星点’仪器周围一些比较暗的反光。”

下面我对所涉及的镜头和星点情况做一些简单的讲解，供大家参考：

镜头一：

佳能EF200/2L IS USM，这是佳能厂新近生产的大口径长焦防抖镜头，以前不防抖的出过200/1.8的，这个镜头的光学结构为12组17片，含有1枚萤石镜片，2枚UD镜片，自带支架，重达2.520公斤。其外形很像300/2.8镜头，目前市场参考售价41000。

星点描述：

这款镜头的最大光圈达到F2，但此时星点的中心和边缘都可接受（注意，照片是放大像）；

F2.8时星点已经很完美；

F4时星点几乎无可挑剔，虽然使用了八片光圈叶片，但中央星点的光芒依然很小，可以忽略不计。

综合评价：

在这一组对比的镜头中，这只镜头的综合光学素质最高，其焦距、最大光圈、光学素质等指标使得它非常适合拍摄视场面积较大的彗星。缺点是售价太贵，重量又太重，一般题材内容拍摄的实用性也不高；

镜头二：

佳能EF200/2.8L II USM，光学结构7片9组，2枚UD镜片，可另购支架，重1.490公斤，目前市场参考售价6400。品相较好的二手价格大概4000上下，很多二手镜头可能不带支架，但可以用国产的小小白的支架代替。在国外的PHOTODO 镜头MTF值评分中，这款镜头比它的前身“I”型高0.1分（分别为4.1和4.0，但老款EF200mm F1.8L USGM的高达4.8分）。

星点描述：

F2.8时中央星点尚可，边缘星点稍有倍率色差。我曾在最大光圈时（只有拍摄时才能收缩光圈）接目镜观看过白天的地面景物和夜晚的星星，白天明亮白色景物边缘处会有淡淡的粉红色色边，夜晚视场中央的星点很好，边缘处的变形也很小，恒星的色差完全可以忽略（本身的倍率就不大）；

F4时中央星点已经很好，但星芒较大，边缘星点也有所改善。需要强调的是，在这一组镜头中，它的视场边缘（四角）上星点轴向色差最大。

综合评价：

与上一只镜头比较，在价格、重量、携带性等方面具有明显的优势，最大光圈时拍彗星也可接受。不足之处主要表现在球差偏大，另外拍摄一般题材时没有防抖功能。

镜头三：

佳能EF70—200/2.8L IS II USM（“爱死小白”，测试200mm段），光学结构为19组23片，含有5枚UD和1枚萤石镜片，自带支架，重1.49公斤，市场参考售价16500。

星点描述：

无论在F2.8还是在F4时，中央星点竟然略好于EF200/2.8L II USM的，但边缘星点具有明显的彗差，另外据刘乙韬说，四角渐晕也比较明显。

综合评价：

这是一款使用最广的佳能中高档镜头之一，但如果拍天文，从价格、重量和像质来等综合情况来看，逊于上一只定焦镜头。

镜头四：

佳能EF300/4L IS USM，光学结构11组15片，含2片UD镜片，自带支架，重1.19公斤，市场参考售价11200。

星点描述：

F4时中央像点很好，边缘有彗差和像散的混合像差，另外据刘乙韬说有较明显的渐晕。

综合评价：

这也是一款使用最广的佳能中高档镜头之一，如果是用来拍天文，重量轻也是优势所在，但如果使用全画幅机身拍摄，至少四角边缘的星点难以接受；

镜头五：

宾得654A*300/4ED（手动），光学结构8片8组，含2枚ED镜片，不带支架，重1.36公斤，加上自配的支架和转135机身的转接环后重量估计约为1.5公斤。成色很好的二手价格应该在4000左右，配支架稍微麻烦，转接环售价大概300以上。

星点描述：

F4时中央星点似乎略逊于上面佳能EF300/4L IS USM的，但边缘却好很多。有两点需要特别强调，一是“实验室星点”光源决定了像的轴向色差偏红（与拍摄恒星时的色差相比较而言），也就是说这个镜头在实际拍星时就几乎没有色差了；二是据刘乙韬讲，这个镜头拍的原片没有渐晕，数码拍摄时可能不需要拍暗帧平场。我也用过这个镜头加原厂的增焦镜后再加目镜白天观看地面景物，亮白色物体边缘的色差为极淡的绿色，还要轻于佳能EF200/2.8L II USM的，这说明它对相差的控制极其出色。目视时收缩光圈会明显减弱色差，这一点也非常重要。佳能AF镜头在脱离机身的情况下都无法收缩光圈。

综合评价：

如果觉得用300mm镜头有可拍的天文内容（如彗星），那么这个镜头的综合性价比最高。拍摄一般题材时，它的携带性也很不错。另外从拍摄其他的照片比较来看，它的焦距比佳能EF300/4L IS USM的要长一点（佳能内调焦镜头的焦距缩水了？可这个镜头也是内调焦的。）

镜头六：

宾得75SDHF望远镜（焦距500mm）,由于与上述五个镜头的拍摄条件（时间和地点）不同，介绍略。但从拍摄的其他内容看，它的中心分辨率几乎是最高的。

回复 1# 北京巡天


    P340  F4   F5.6与P75  F6.8比较

回复 2# 北京巡天


    P340   EF340焦距长短比较
    EF340焦距似乎有点缩水了。

回复 3# 北京巡天


   

EF70-200/2.8与EF200/2.8比较看“小白”的“失光”现象（看画面中间的光斑）

大师级的帖子，楼主对镜头研究及改造等方面的造诣令人印象深刻，佩服之至。楼主几个帖子都一一拜读，大开眼界太有收获了。

真是好帖  不顶不行

大开眼界太有收获了。

回复 7# 北斗巡天


    P340

拍摄

这得要多少钱呀……

天文家园的帖子悲剧了
车内的出入证被家园logo遮住了

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刘曾霖 发表于 2010-6-16 13:25

                               
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    我给它镜像了

这样的好帖子要好好学习一下。

回复 13# 胖老牛


        刘乙韬用其他镜头拍摄的其它星点，四只百微

回复 14# 北京巡天


        刘乙韬用其他镜头拍摄的其它星点

回复 15# 北京巡天


    看看尼康AIS50/1.4最大光圈拍摄的情况，胶片拍摄。

老赵分析的相当透彻，学习~

这帖子至少也应该精华

回复 18# xiaomaoer


    把其中的两个加巴罗后就可以加天顶镜了

好帖，好帖，对大家帮助很大，希望更多这样的帖子~~~~~~~~