Выбор объектива. простым языком без лишней теории!

Критерий Рэлея

Картины дифракции Эйри, создаваемые светом от двух точечных источников, проходящих через круглую апертуру, например зрачок глаза. Можно выделить точки, находящиеся далеко друг от друга (вверху) или отвечающие критерию Рэлея (в центре). Точки ближе, чем критерий Рэлея (внизу), различить сложно.

Разрешение системы формирования изображения ограничено либо аберрацией, либо дифракцией, вызывающей размытие изображения. Эти два явления имеют разное происхождение и не связаны между собой. Аберрации можно объяснить из геометрической оптикой и, в принципе, их устраняют путем повышения оптического качества системы. С другой стороны, дифракция возникает из-за волновой природы света и определяется конечной апертурой оптических элементов. Круглая апертура линзы аналогична двумерной версии эксперимента с одной щелью. Свет, проходящий через линзу, интерферирует сам с собой, создавая кольцевую дифракционную картину, известную как узор Эйри, если волновой фронт проходящего света считается сферическим или плоским над выходе апертуры.

Взаимодействие между дифракцией и аберрацией характеризуют функцией рассеяния точки (PSF). Чем уже апертура линзы, тем больше вероятность того, что в PSF преобладает дифракция. В этом случае угловое разрешение оптической системы оценивается (по диаметру апертуры и длине волны света) по критерию Рэлея, определённому лордом Рэлеем: два точечных источника начинают считаться разрешимыми, когда главный дифракционный максимум диска Эйри одного изображения совпадает с первым минимумом диска Эйри другого изображения (показано на прилагаемых фотографиях). Если расстояние больше, то две точки хорошо разрешаются, а если меньше, они считаются неразрешенными. Рэлей установил этот критерий для источников одинаковой интенсивности.

Учитывая дифракцию через круглую апертуру, выражение для предельного углового разрешения записывается в виде

θ=1.22λD{\displaystyle \theta =1.22{\frac {\lambda }{D}}}

где θ — угловое разрешение (в радианах), λ — длина волны света, а D — диаметр апертуры линзы. Коэффициент 1,22 получен из расчета положения первого темного круглого кольца, окружающего центральный диск Эйри в дифракционной картине. Точнее это число равно 1.21966989. . . (A245461), первый нуль функции Бесселя первого рода J1(x){\displaystyle J_{1}(x)} делённый на π.

The formal Rayleigh criterion is close to the empirical resolution limit found earlier by the English astronomer W. R. Dawes, who tested human observers on close binary stars of equal brightness. The result, θ = 4.56/D, with D in inches and θ in arcseconds, is slightly narrower than calculated with the Rayleigh criterion. A calculation using Airy discs as point spread function shows that at Dawes’ limit there is a 5 % dip between the two maxima, whereas at Rayleigh’s criterion there is a 26,3 % dip. Modern image processing techniques including deconvolution of the point spread function allow resolution of binaries with even less angular separation.

Угловое разрешение можно преобразовать в пространственное разрешение Δ ℓ путем умножения угла (в радианах) на расстояние до объекта. Для микроскопа это расстояние близко к фокусному расстоянию f объектива. В этом случае критерий Рэлея принимает вид

Δℓ=1.22fλD{\displaystyle \Delta \ell =1.22{\frac {f\lambda }{D}}} .

Другими словами это радиус в плоскости изображения наименьшего пятна, на которое можно сфокусировать коллимированный луч света, который также соответствует размеру наименьшего объекта, который может разрешить линза. Этот размер пропорционален длине волны λ, поэтому, например, синий свет может быть сфокусирован в пятно меньшего размера, чем красный свет. Если линза фокусирует луч света с конечной поперечной протяженностью (например, лазерный луч), значение D соответствует диаметру светового луча, а не линзы. Поскольку пространственное разрешение обратно пропорционально D, то это приводит к несколько неожиданному результату: широкий луч света можно сфокусировать в пятно меньшего размера, чем узкое. Этот результат связан с фурье-свойствами линзы.

Светосила объектива.

Светосила — показатель переменный, т. к. между линзами объектива помещена диафрагма, которая изменяет диаметр светового отверстия см. рис. Диафрагма состоит из нескольких дугообразных лепестков (ламелей), помещенных в оправу, имеющую снаружи специальное кольцо. На оправу объектива часто выносится шкала значений относительных отверстий, на которой указываются только знаменатели дробного числа, называемые диафрагменными числами (для упрощения мы их называем диафрагмой), см. рис.4.

Рис.4. Условное изображение диафрагмы и диафрагменные числа на кольце диафрагмы объектива.

Рис.5. На объективе верхняя шкала – шкала значений диафрагм. Верхнее кольцо – регулировка диафрагмы.

Показатели диафрагменных чисел стандартизованы и имеют значения в виде следующего ряда:

0,7; 1,0; 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32; 45 и 64.

Этот ряд подчиняется определенному закону, по которому при переходе от одного диафрагменного числа к соседнему количество пропускаемого объективом света изменяется в два раза.

Максимальное относительное отверстие обычно обозначается на оправе объектива (или в паспорте на объектив или фотоаппарат), например в виде такой надписи «2,8/50», где 2,8 — диафрагменное число, а 50 — фокусное расстояние объектива, выраженное в мм. Диафрагменное число максимального относительного отверстия часто называют светосилой объектива. По такой терминологии рассмотренный объектив имеет светосилу 2,8.

Фотолюбителям следует иметь в виду, что светосила объектива уменьшается, если съемка происходит на очень близком расстоянии (макросъемка) от объекта. Например при съемке в масштабе 1 1 светосила объектива уменьшается в четыре раза!

Это объясняется тем, что при приближении объектива к объекту плоскость изображения отодвигается от задней главной плоскости объектива и располагается на расстоянии, превышающем фокусное расстояние.

При съемке объекта в увеличенном масштабе светосила объектива понижается тем больше, чем крупнее масштаб изображения (чем ближе объектив к объекту). При расстояниях до объекта менее 10 фокусных расстояний в показатель светосилы должна быть внесена поправка: (1 + 1/М) .

В таблице 1 приведены коэффициенты, показывающие во сколько раз происходит уменьшение светосилы при фотографировании на дистанции от 10 до двух фокусных расстояний:

Таблица 1.

Иногда максимальное значение относительного отверстия не совпадает с предусмотренными в стандартном ряде, например: 1 1,5; 1 3,5; 1 4,5 и т.д

Если необходимо выяснить, насколько светосильнее будет объектив при диафрагме 3,5 по сравнению со следующим показателем диафрагмы, имеющим цифру 4, можно произвести следующий расчет: (1/3,5) 2 (¼) 2 = 1,3

Пользуясь подобным расчетом, можно сравнивать два объектива по светосиле.

Пути повышения светосилы объектива и качества изображения, получаемого с его помощью рассмотрены здесь.

https://youtube.com/watch?v=f26WSznWkZk

Что такое фокусное расстояние объектива

Если говорить по научному, то фокусное расстояние объектива – это расстояние от оптического центра объектива до светочувствительного элемента. А если простыми словами, то оно определяет масштаб картинки, которую вы получите в итоге. Чем больше цифровое значение, тем сильнее будет приближение.

Фокусное расстояние объектива измеряется в миллиметрах. Если у вас зум объектив, оно может меняться. На таких объективах всегда пишут минимальное и максимальное фокусное расстояние. Например оно может быть 24-70 или 70-200мм.

Другими словами, это означает, во сколько раз данный объектив увеличивает изображение.

На что влияет фокусное расстояние? Во-первых, на степень приближения объекта съемки. Во-вторых, оно влияет на углы обзора. Чем оно меньше, тем больше угол обзора. И наоборот, при увеличении, уменьшаются углы обзора. В цифрах эта зависимость обратно пропорциональная.

Рефракция

Одной из характеристик органа зрения считается рефракция глаза, от которой зависит острота и отчетливость получаемого изображения. Ось глаза, стороны хрусталика и роговицы влияют на рефракцию. От этих параметров будет зависеть, сходятся лучи на сетчатке или нет. В медицинской практике измеряют рефракцию физически и клинически.

Физический способ производит расчет от хрусталика до роговицы, не учитывая особенности глаза. В этом случае не учитывается, чем характеризуется разрешающая способность глаза, а рефракция измеряется в диоптриях. Диоптрия соответствует расстоянию, через которое преломляемые лучи сходятся в одной точке.

За среднюю величину рефракции глаза берут показатель в 60 диоптрий. Но расчет не эффективен для определения остроты зрения. Несмотря на достаточную силу преломления, человек может не видеть четкого изображения из-за особенностей строения глаза.

Если оно нарушено, то лучи могут не попадать на сетчатку при оптимальном фокусном расстоянии. В медицине используют расчет взаимосвязи рефракции глаза и расположение сетчатки.

Поле зрения телескопа

Поле зрения телескопа = поле зрения окуляра / Г
Поле зрения окуляра указано в его паспорте, а увеличение Г телескопа с данным окуляром мы уже знаем как расчитать: Г=F/f.
Чем полезно знание поля зрения телескопа?
Чем больше поле зрения телескопа, тем больший кусок неба виден, но тем мельче объекты.
Зная какое поле (угол) захватит ваш телескоп при заданном увеличении, и зная уговые размеры искомого объекта, можно прикинуть какую часть поля зрения займёт этот объект,
то есть прикинуть общий вид того, что вы увидите в окуляре.
Если вы ищете объект не по координатам, а по картам, то полезно сделать из проволоки колечки, которые соответствуют на карте угловым полям зрения ваших окуляров в составе данного телескопа.
Тогда гораздо легче ориентироваться: двигая телескоп от звезды к звезде и одновременно перемещая колечко на карте, вы легко можете сверять оба изображения.

Теперь, когда примерно ясна взаимосвязь характеристик телескопа, можно другими глазами посмотреть на то,
что можно увидеть в телескопы разных размеров.

Николай Курдяпин, kosmoved.ru

Недостаток оптической системы глаза

Глаз, как оптический прибор, не лишен недостатков. Наименьшее линейное расстояние между двумя точками, при котором сливаются изображения, называется линейным периодом разрешающей способности глаза. Нарушение строения хрусталика и роговицы приводит к развитию астигматизма.

Оптическая сила в вертикальной плоскости не равняется силе в горизонтальной. Как правило, одна немного больше второй. При этом глаз по вертикали может быть близоруким, а по горизонтали — дальнозорким. Если разница в этих линиях составляет 0,5 дптр или меньше, то ее не корректируют очками и относят к физиологической. При большем отклонении назначают лечение.

Линзы литые и шлифованные

На качество изображения, создаваемое фотографическим объективом, серьезное влияние оказывает способ производства его оптических элементов. Специалистами разработано три способа их производства. Первый – это шлифование и полирование асферических линз. Из таких линз изготавливаются в основном объективы для дорогих и профессиональных фотокамер, так как процесс шлифовки и полировки оптического стекла – очень трудоемкий и дорогостоящий процесс. Например, фирма Canon шлифованные линзы большого диаметра применяет лишь в объективах L- серии. Такие объективы реально могут обеспечить очень высокую разрешающую способность при попадании в них света под любым возможным углом.

Ещё один вид оптических элементов – асферические литые линзы. Производители Nikon называют их линзами PGM – линзами точной формовки. В процессе производства таких линз оптическое стекло разогревается до такого состояния, чтобы из него стало возможным сформировать асферическую поверхность. Делается это с помощью формы или штампа. Инженеры фирмы Nikon считают, что линзы, изготовленные таким способом, обладают высокой степенью точности. Дело в том, утверждают они, что каждая из них измеряется в микронах, а микрон — это всего лишь одна тысячная доля миллиметра. Литые линзы не такие дорогие, как шлифованные, и поэтому их использование вполне допустимо в более дешевых фотографических объективах, которыми комплектуются в основном фотокамеры для продвинутых фотолюбителей.

Третий из самых распространенных способов производства оптических элементов является стеклянная линза, которая для придания ей нужной формы покрывается асферическим пластиком. Такие линзы используются исключительно в любительских фотоаппаратах, для производства профессиональных объективов их не применяют. Главная причина этого заключается в том, что линзы, изготовленные по этой технологии, весьма чувствительны к влажности, температуре и другим факторам окружающей среды.

Цветовая чувствительность глаза

Человеческий глаз обладает чувствительностью к разным участкам спектра. Относительная световая эффективность в спектральном круге равна отношению чувствительности глаза к свету с длиной волны 555 нм.

Глаз видит только 40% солнечного излучения. Человеческий глаз имеет высокую адаптацию. Чем ярче свет, тем меньше становится зрачок. Оптимальным для высокой чувствительности становится зрачок диаметром 2–3 мм.

Днем глаз имеет большую чувствительность к желтой части спектра, а ночью — к сине-зеленой. По этой причине вечернее зрение становится хуже, и снижается восприимчивость цветов.

Основные параметры

Основных параметров у объектива всего два: фокусное расстояние и светосила. Они отражены в названии любого объектива и наиболее просты для понимания.

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние – это дистанция между оптическим центром объектива и сенсором фотоаппарата, выраженная в миллиметрах. Для объективов с фиксированным фокусным расстоянием указывается единственное значение, например, 50 мм, а для объективов с переменным фокусным расстоянием или зум-объективов всегда указывается диапазон, например, 24-85 мм. Для встроенных объективов компактных камер с маленькой матрицей часто указано не абсолютное, а эквивалентное (для 35-мм кадра) фокусное расстояние.

Чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол изображения и тем большим увеличением обладает объектив. Длиннофокусные или телеобъективы обычно используют для съёмки удалённых предметов. Короткофокусные или широкоугольные объективы, напротив, обладают большим углом изображения и способны охватить обширные пространства.

Никакое фокусное расстояние не может быть лучше или хуже другого – всё зависит от нужд фотографа. Телеобъективы незаменимы для фотоохоты, репортажей, портретной съёмки. Без широкоугольного объектива не обойтись при съёмке пейзажей и интерьеров. Объективы с экстремальными фокусными расстояниями всегда сложнее и дороже стандартных объективов.

Отношение между максимальным и минимальным значением фокусного расстояния зум-объектива называется кратностью зума. Этот параметр очень любим продавцами фотооборудования, согласно заверениям которых, чем больше кратность зума, тем лучше. На самом деле кратность зума не имеет абсолютно никакого значения. Будучи относительной величиной, кратность зума, взятая сама по себе, ничего не говорит о конкретном диапазоне фокусных расстояний. Например, объектив с фокусным расстоянием 16-35 мм – в сущности двукратный зум, а 70-300 мм – четырёхкратный. Означает ли это, что второй лучше первого? Ни в коем случае. Ведь если вам нужен именно широкоугольный объектив, то 70-300 вам никак не поможет, а 16-35 будет весьма кстати. Кроме того, большая кратность зума всегда означает переусложнённую конструкцию объектива, а значит невысокую резкость, малую светосилу, большие размеры, вес и цену. Во многих же ситуациях вполне можно обойтись объективами с фиксированным фокусным расстоянием, которые всегда резче, светлее, меньше, легче и при этом дешевле зумов аналогичного класса.

Светосила

Геометрическая светосила – это максимальный размер относительного отверстия, или, иначе говоря, минимальное значение диафрагмы конкретного объектива. Обозначается как отношение фокусного расстояния к диаметру отверстия диафрагмы. Например, светосила f/4 означает, что диаметр отверстия диафрагмы в четыре раза меньше фокусного расстояния. Многие зум-объективы имеют переменное значение светосилы в зависимости от фокусного расстояния. В таких случаях указывается диапазон, например, f/3,5-5,6, т.е. f/3,5 для широкоугольного положения и f/5,6 для телеположения. Фиксы считаются светосильными при минимальной диафрагме от f/2 и меньше, зумы – от f/2,8 и меньше.

Чем больше светосила (т.е. чем меньше диафрагменное число), тем больше света пропускает объектив, а значит, тем более короткие выдержки он позволяет использовать. В общем виде, чем больше светосила, тем лучше, однако светосильные объективы всегда крупнее и дороже более тёмных аналогов, поэтому, если вы, к примеру, фотограф-пейзажист и всегда снимаете с диафрагмой f/8 и больше, то погоня за большой светосилой для вас не имеет никакого практического смысла.

Что же влияет на резкость объетива

Все объективы страдают от аберраций. Большинство из них появляются, когда точки света на изображении не переводятся в отдельные точки с одинаковым отношением друг к другу после прохождения через объектив. В приведенной ниже таблице перечислены основные аберрации, которые влияют на оптику, и могут ли они быть исправлены.

Аберрация	Влияние на изображение	Коректируется при изменениях диафрагмы	Коррекция в камере	Коррекция при постобработке
Дисторсия	Изображение рядом с краем кадра искривляется наружу (бочкообразная дисторсия) или внутрь (подушкообразная дисторсия).	нет	Автоматически для файлов JPEG в большинстве цифровых камер.	Возможно в raw конвертерах и редакторах изображений.
Виньетирование	Пограничное и угловое потемнение в кадре.	да	Автоматически для файлов JPEG в большинстве цифровых камер.	Возможно в raw конвертерах и редакторах изображений.
Боковая хроматическая аберрация	Чаще всего он выглядит как цветная окантовка вдоль высоко контрастных краев.	нет	Автоматически для файлов JPEG в большинстве цифровых камер.	Возможно в необработанных конвертерах и редакторах изображений.
Осевая/ продольная хроматическая аберрация	Чаще всего он выглядит как фиолетовое свечение около высоко контрастных краев.	да	Корректируется с помощью ED-стекла в объективе.	Редко требуется с современной фототехникой.
Сферическая аберрация	Приходящие световые лучи фокусируются в разных точках плоскости изображения.	да	Корректируется с помощью асферических линз.	Редко требуется с современной фототехникой.
Кома возникает, когда лучи света проходят через линзу под углом к оптической оси.	В результате изображение точечных источников света приобретает по краям кадра вид ассиметричных пятен каплеобразной (или, в тяжёлых случаях, кометообразной) формы.	да	Исправлено с помощью асферических линз.	Редко требуется с современным оборудованием.
Блики и ореолы	Яркие пятна или дымка в кадре	нет	Уменьшено с помощью покрытий линз и использования бленды.	Трудно или невозможно исправить.

Различные объективы имеют разные комбинации аберраций и могут давать разные конечные результаты, особенно если одна или несколько аберраций не могут быть исправлены либо в рамках самой конструкции объектива, либо с помощью алгоритмов обработки изображений (в камере или в программном обеспечении для редактирования). Кроме того, некоторые коррекции, которые хорошо работают в центре кадра, могут уменьшить разрешение по краям.

И тогда могут присутствовать эффекты, вызванные дифракцией, что является отдельной проблемой.

Рефракция

Примеры расчета параметров

Данные для определения разрешающей способности объектива Canon:

Размер пикселя = 3,45 мкм x 3,45 мкм.
Количество пикселей (H x V) = 2448 x 2050.
Желаемое поле зрения (по горизонтали) = 100 мм.
Ограничение разрешения датчика:1000/2х3,45=145 lp / mm.
Датчик Размеры:3,45Х2448/1000=8,45 mm3,45Х2050/1000=7,07 мм.
PMAG:8,45/100=0,0845 мм.
Измерение разрешающей способности объективов:145 х 0,0845 =12,25 lp/mm.

На самом деле эти расчеты довольно сложные, но они помогут создавать изображение на основе размера датчика, формата пикселя, рабочего расстояния и поля зрения в мм. Вычисление этих значений определит лучший объектив для изображений и приложения.

Разрешающая способность (b)

Разрешающая способность телескопа — наименьший угол между такими двумя близкими звездами, когда они уже видны как две, а не сливаются зрительно в одну.
Проще говоря, под разрешающей способностью можно понимать «чёткость» изображения (да простят меня профессионалы-оптики…).
b=138/D, где D — апертура объектива. Измеряется в секундах (точнее в секундах дуги).
Из-за атмосферы эта величина нечасто бывает меньше 1″ (1 секунды). Например, на Луне 1″ соответствует кратеру диаметром около 2 км.
Для длиннофокусных объективов, со значением светосилы 1:12 и более длинных, формула немного другая: b=116/D (по Данлопу).

Из сказанного выше видно, что в обычных условиях минимальная разрешающая способность в 1″ достигается при апертуре 150мм у рефлекторов
и около 125мм у планетников-рефракторов.
Более апертуристые телескопы дают более чёткое изображение только в теории, ну или высоко в горах, где чистая атмосфера,
либо в те редкие дни, когда «с погодой везёт»…
Однако, не забывайте, что чем больше телескоп, тем ярче изображение, тем виднее более тусклые детали и объекты.
Поэтому, с точки зрения обычного наблюдателя, изображение у больших телескопов всё равно оказывается лучше, чем у маленьких.
Вдобавок, в короткие промежутки времени атмосфера над вами может успокоиться настолько,
что большой телескоп покажет картинку более чёткую, чем при том самом пределе в 1»,
а вот маленький телескоп упрётся в это ограничение и будет очень обидно…
Так что, нет особого смысла ограничиваться 150-ю миллиметрами

Сравнение различных производителей камер и объективов

Большая проблема концепции mft состоит в том, что она не стандартизована. Как следствие, сравнение различных графиков ЧКХ может оказаться довольно сложным, а в некоторых случаях просто невозможным. Например, графики ЧКХ Canon и Nikon не могут сравниваться непосредственно, поскольку Canon использует теоретические расчёты, тогда как Nikon использует измерения.

Однако, даже если кто-нибудь соберётся произвести собственные тесты ЧКХ, он столкнётся с проблемами. Типичный график ЧКХ собственного производства в действительности показывает общую ЧКХ для всей оптической системы камеры — отнюдь не ЧКХ одного лишь объектива. Эта общая ЧКХ представляет объединённые результаты для линзы, сенсора камеры и преобразования RAW, вдобавок к повышению резкости или любой другой пост-обработке. Как следствие, измерения ЧКХ будут варьироваться в зависимости от того, какая камера используется для измерений или какая программа используется для преобразования RAW. В итоге практично сравнивать только те графики ЧКХ, которые были измерены с использованием идентичной методологии.

Кроп-сенсоры и полный кадр

Следует проявлять особую осторожность, сравнивая графики ЧКХ для камер с разными размерами сенсоров. Например, кривая ЧКХ при 30 пл/мм на полнокадровой камере не эквивалентна кривой ЧКХ при 30 пл/мм для сенсора с кроп-фактором 1.6

Для более честного сравнения следовало бы для кроп-сенсора использовать кривую при 48 пл/мм, поскольку изображение с кроп-сенсора масштабируется больше для получения отпечатка того же размера.

Разнообразие размеров сенсоров привело к тому, что линейную частоту начали измерять в терминах высоты изображения или рисунка (пл/ви или пл/вр) вместо абсолютных единиц, таких как миллиметры. Например, линейная частота 1000 пл/вр будет одинаково представлена в отпечатке, вне зависимости от размеров сенсора камеры. Можно предположить, что производители продолжают демонстрировать графики ЧКХ при 10 и 30 пл/мм для DX, EF-S и других объективов для кроп-сенсоров отчасти потому, что такие графики ЧКХ выглядят лучше.

Ограничения графиков ЧКХ

Графики частотно контрастных характеристик описывают качества объектива, но не дают информации о:

особенностях цветопередачи и величине хроматических аберраций
искажениях фотографий
виньетировании
подверженность бликам

Другие аспекты фотограции влияющие на качество снимков:

точность автофокуса или ручной фокусировки
сотрясения камеры (шевелёнка)
пыль на цифровом сенсоре камеры
микроцарапины, занрязнения на объективе

Самое важное: пусть даже графики ЧКХ являются восхитительно комплексными и характеристическими инструментами на солидной научной основе — практически ничто не заменит визуальный контроль изображения на экране или в отпечатке. В конечном счёте, снимки делают для того, чтобы на них смотрели, так что визуальное впечатление оказывается решающим

Зачастую может быть достаточно сложно различить вследствие чего именно изображение выглядит лучше для другого объектива, на основе ЧКХ, поскольку есть обычно много влияющих факторов: контраст, разрешение, астигматизм, диафрагма, искажения и т.д. Объектив редко бывает превосходен во всех аспектах одновременно. Если вы не можете заметить разницу между снимками, сделанными при помощи разных объективов при сходных условиях, вероятно, разница в ЧКХ между ними не имеет значения.

Наконец, даже если ЧКХ одного объектива однозначно хуже ЧКХ другого, повышение резкости и локальное улучшение контраста могут зачастую сделать этот недостаток качества неразличимым в отпечатке — если исходное различие в качестве не слишком велико.

Основные составляющие частотно контрастных характеристик объектива

Для того, чтобы правильно определить функцию передачи модуляции, необходимо сначала определить два условия, необходимые для действительно характеризуют качества изображения: разрешение и контрастность.

Разрешение объективов

Разрешение – способность системы формирования изображений различить детали объекта, можно сказать, что разрешение объектива — резкость объектива. Оно часто выражается в величине количества пар линий на миллиметр (где пара линий представляет собой последовательность из одной черной линии и одной белой линии). Эта мера линейных пар на миллиметр (п.л./мм) также известен как частота. Обратная величина частоты дает расстояние в миллиметрах между двумя линиями разрешения.

Для некоторых объективов, идеальная линия края становятся размытыми до определенной степени (рисунок ниже). Изображения с высоким разрешением это те, которые проявляют большое количество деталей в результате минимальной нечеткости изображения. С другой стороны, изображениям с низким разрешением не хватает мелких деталей.

Совершенные линия до (слева) и после (справа) прохождения через объектив с низким разрешением

Практический способ понимания пар линий, можно приравнять их к пикселям на матрице камеры, где одна пара линий соответствует двум пикселам (рисунок ниже). Два датчика камеры пикселов необходимы для каждой строки пары разрешения: один пиксель посвящен красной линии, а другой пустому пространству между пикселями. Используя вышеупомянутое, разрешение изображения, получаемого камерой может быть задано величиной вдвое большей по сравнению с размером пикселя.

Изображение (а) пара линий не будет разрешена, и (б) изображение четкое

Соответственно, разрешение объекта вычисляется через разрешение камеры и первичное увеличение (PMAG) из формирующего изображение объектива (формулы представленные ниже). Важно отметить, что эти формулы предполагают формирование объективом изображение, без учета потери разрешения из-за линзы. Контраст

Контраст

Рассмотрим интенсивность штрих — мишени путем присвоения максимального значения для белых линий и нулевое значение для черных полос. Построение результатов этих значений в виде квадратной волны, из которых понятие контраста может быть более легко понимаемо. Математически, контраст вычисляется с помощью формулы:

(3)

Контраст, выраженный как прямоугольная волна

Когда этот же принцип применяется к формированию изображения матрицей фотоаппарата.

Контраст может быть определен тем, как точно минимальные и максимальные значения интенсивности передаются от плоскости объекта до плоскости изображения.

Для того, чтобы понять связь между контрастностью и качеством изображения, рассмотрим изображение линзы с таким же разрешением, как показано на рисунке выше, но используя для изображения объекта с большей частотой пар линии. На рисунке ниже показано, что с увеличением пространственной частоты линий, контрастность изображения уменьшается.

Для получения четкого изображения определенные, черные участки должны быть по-настоящему черными, а белые действительно белыми, с минимальным количеством оттенков серого между ними.

В формировании изображения изображение объектив, матрица камеры и освещение играют ключевую роль в определении результирующей контрастности изображения. Контраст объектива, как правило, определяется в виде процента от контраста объекта, который проецируется на изображение. Способность матрицы воспроизводить контраст обычно указывается в децибелах (дБ) для аналоговых камер и битах для цифровых камер.

Нецентрированность оптической системы глаза

Разрешающая способность глаза зависит от строения оптической системы органа зрения. За оптическую ось принимают прямую, проходящую через центр. Зрительная ось — прямая, которая проходит между узловой точкой глаза и фовеолой.

При этом, центральная ямка не находится на прямой, а располагается внизу, ближе к височной части. Оптическая ось пересекает сетчатку, не задевая центральную ямку и диск зрительного нерва. Нормальный глаз создает угол между оптической и зрительной осями от 4 до 8о. Угол становится больше при дальнозоркости, при близорукости меньше или отрицательным.

Центр роговицы редко совпадает с оптическим центром, соответственно, система глаза считается нецентрированной. Любое отклонение мешает лучам сходиться на сетчатке и снижает разрешающую способность глаза. Разброс нарушений глаза велик и у каждого человека может отличаться.

Итоги

Мы рассмотрели различные способы определения разрешения фотообъективов. Я предлагаю перевести проект на более высокий уровень улучшив методы тестирования использованием программного продукта Imatest.

Что для этого требуется? Деньги.
Я свои средства вкладываю в проект постоянно, но этого не хватает.

Помогите проекту помочь вам. Если каждый читатель скинет хотя бы по 300р этого с лихвой хватит на все необходимые программы (я пока не раскрываю остальных программ дабы мои методики тестирования не копировали).

Что получите вы, заплатив 300-500р (сумма любая, которую не жалко на хорошее дело).
Возможность прислать свой объектив и бесплатно получить результаты его тестов. Оплатите только доставку туда-сюда. Если вы из С-Петербурга или можете объектив переправить в СПб дугим способом, кроме Почты России — вообще все бесплатно.
К своему платежу припишите, пожалуйста, Ваш Ник (условное имя) по которому я буду знать как вас опознавать в дальнейшем.

Также если вы будете в дальнейшем покупать объективы через меня, то получить тестовые результаты еще удобнее. Все будет в распечатанном виде в комплекте с объективом в посылке.

Если сумма вдруг :- ( ) превысит требуемую или наоборот катастрофически недоберет до необходимой, то будут приобретены редкие и ценные книги по фотооптике, отсканированы и высланы всем поучаствовавшим. На Amazon такие книги стоят от 9тыс.руб. В интернете их само собой нет. Вы их обретете за 300р.

Вобщем друзья, надеюсь на вашу поддержку! (на 20.04.2013 баланс 3150 руб)

Планируется собрать как минимум на версию Imatest Studio ~ 9000 руб

Яндекс.Деньги

PayPal

Во время платежа в примечании сделать пометку: Пожертвование на развитие сайта evtifeev.com от (Ник на сайте или просто ваше Фамилия Имя).

Webmoney:

(рубли) R337187134084

(доллары) Z188972807771

Банковский счёт

Получатель: Евтифеев Дмитрий Сергеевич
№ счета получателя: 40817810738800123300
Банк получателя: ЗАО КБ «Ситибанк» в г. Санкт-Петербурге
Корр. счет: 30101810100000000765 в ГРКЦ ГУ ЦБ РФ по Санкт-Петербургу
БИК 044030765
ИНН 7710401987
КПП 783502001
ОКПО 43459430

Назначение платежа: Частный перевод от (Ник на сайте или просто ваше Фамилия Имя)

Для чего нужен ваш Ник: Ваш Ник я запишу и впоследствии Вы получите все бонусы о которых я говорил и многие другие.

А пока в разработке вот такая таблица Информация о советских объективах.
Для нее в частности и нужен тестовый комплекс.
Также в тест пойдут объективы Zeiss и Canon.