照相手機鏡頭視力檢查
照相手機感測器規格越來越好，相對地對鏡頭品質的要求也越來越高。
照相手機鏡頭視力檢查
◎郭慧君
前言
這是一個影像無所不在的年代，一個講求視覺快感的時代。手機有照相功能已不稀奇，畫素30萬的照相手機是低階的產品，320萬畫素只是中等機種，500萬到800萬畫素才叫高階，最近還看到一款1,400萬畫素的照相手機。使用過這些手機的人會發現，所拍出來的照片越來越清晰，難怪有人會為了少帶一台相機而換更高階的照相手機。
畫素增加引發鏡頭品質提升
隨著照相手機及數位相機的普及，利用影像進行溝通已成為現代人的生活方式。2009年全球照相手機出貨量已達8.6億支，占整體手機市場超過７成。照相手機畫素由早期的30萬，進階到目前的800萬畫素，2010年６月Samsung更推出1,200萬畫素照相手機，可見畫素越來越高是趨勢。
30萬畫素的照片相當於640X480畫素，800萬畫素的照片為3,280X2,460畫素，如果以這些照相手機拍同一隻蝴蝶，就可以比出低階與高階照相手機的差別。如次頁圖一所示，左邊的照片就如同是用30萬畫素手機拍出來的結果，中間的照片就好比是用500萬畫素手機拍出來的結果；左邊那張乍看之下還看不出是蝴蝶，另一張連蝴蝶的觸角都拍得清清楚楚，難怪網路上有人說：「沒有500萬畫素，別來拍我。」應該是有同樣深刻的經驗吧！
不過網路上也有人說，同樣是200萬畫素，為何某些牌子的手機照出來就是比較好，某些拍出來比較差，這是因為後者的鏡頭品質比較差的原因。拿圖一最右邊上下兩張照片來比較，很明顯上面的照片比下面的照片好，就是因為上面的鏡頭品質較好所致。我們曾以３顆焦距、鏡頭F數一樣的單眼相機鏡頭，事前先做鏡頭品質量測，然後搭配同一個數位機背，拍攝遠方的景物（如圖二）；再將三張照片同一部分放大來看，發現影像品質較差的，其鏡頭品質也較差，鏡頭品質好的，能得到較好的影像品質（如圖三）。
由於照相手機感測器規格越來越好，相對地對鏡頭品質的要求也越來越高。早期照相手機畫素尺寸較大，鏡頭成像品質比感測器需求高出許多，基本上只要將鏡頭及感測器兩個模組兜在一起，即可出貨。然而隨著畫素尺寸越來越小，已漸漸追上，甚至超前一般手機鏡頭解析力的極限，逼得手機鏡頭也需越做越好；出廠前必須先進行檢測，買家才願意收貨，甚至手機鏡頭品質檢驗驗證已成為取得國際大廠訂單必經之路。
照相手機鏡頭視力檢查
為確保影像品質，手機鏡頭跟我們人類一樣，也得做視力檢查。一般相機鏡頭基本檢測項目有：鏡頭有效焦長、鏡頭光學傳遞函數（MTF）、鏡頭畸變（Distortion）、鏡頭色差、鏡頭場曲（Field Curvature）及鏡頭穿透率等６個項目；而一顆小小的手機鏡頭還需再檢測鏡頭後焦距、鏡頭F數、鏡頭主光線角度（Chief Ray Angle）及鏡頭相對照度等４個項目。
如同小學生們必須站在視力檢查表前３公尺，識別出不同視力的E字或C字的缺口，照相手機鏡頭視力檢查也得要有量測的標準方法，才能得出一致性的結果，否則買賣雙方量測的方式不同，要說誰的對，豈不是各說各話？目前世界上幾個主要制定標準量測方法的組織有國際標準化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC）、美國材料試驗協會（ASTM）、德國標準化學會（DIN）、英國標準協會（BSI）、日本工業標準調查會（JISC）及我國的經濟部標準檢驗局，均針對相關產業制定量測標準。
表一為照相手機視力檢查各個項目所採用的標準量測方法。大家從表一中會發現，同樣的項目有不同的標準檢驗方法，因此在量測前必須先告知所採用的標準是哪一個，否則量出來的結果萬一不符合規格，造成退貨或必須重測，那可就糟了。
檢測儀器
在這些標準裡，詳述了各個項目的量測原理、量測儀器、需記錄的數據與注意事項。綜整照相手機視力檢查各個項目所需儀器，在市場上可以找到的商用儀器有：
- 焦距儀：可以進行鏡頭有效焦長、鏡頭色差及鏡頭後焦距等量測。
- MTF儀：可以進行鏡頭光學傳遞函數、鏡頭畸變及鏡頭場曲等量測。
然而其他項目則無商用儀器可供國內廠商使用，因此國家實驗研究院儀器科技研究中心結合實驗室中多項儀器設備，如焦距儀、MTF儀、準直儀、積分球、分光輻射度計、感測器等等，依據顧客需求，並依照各項檢測項目量測原理，於實驗室內架設量測實驗架構，可提供上述照相手機視力檢查各個項目所需之正確量測結果。
結 語
隨著照相手機感測器畫素越來越高，畫素尺寸越做越小，手機鏡頭的品質也需大幅提升。我國身為全世界手機鏡頭最大的供應商，Quality Control代表供應商出廠前所做的檢驗，也是買家收貨的驗證，如同國立中央大學李正中教授所說：「檢測為達成精密光學的關鍵技術，是成品品質的保證。」國家實驗研究院儀器科技研究中心基於多年光學系統研製與檢測基礎，正研議將技術推廣至產學界，作法如下：
教育訓練：每年提供至少３到５班與光學相關的訓練班，其中一班專收大專學生，培訓光學人才；自2010年起更針對手機鏡頭開設「手機鏡頭設計檢測研習班」，同時透過研究生參與研究計畫與儀器技術科普活動，為國家孕育基礎研究人力。
出版儀器科技期刊與書籍：定期出版「儀科中心簡訊」及「科儀新知」與儀器科技相關期刊，並編輯發行「光學元件精密製造與檢測」、「光機電系統整合概論」、「微機電系統技術與應用」、「真空技術與應用」、「儀器總覽」及「科儀叢書」等多種專書，推展儀器科技。
研發檢測機台：基於儀器研發本質，推出多部檢測機台，參加國內外發明展屢屢獲獎，如「手機鏡頭MTF量測儀」、「偏心量測儀」等中價位檢測儀器，為產學界服務。
提供檢測服務：對於無檢測設備的學術界或業界，提供符合ISO 9001及ISO 17025精神的高品質檢測服務。
（作者現任財團法人國家實驗研究院儀器科技研究中心副研究員）
清流月刊中華民國一百年八月號