Felbontóképessége az objektív
Egy korábbi cikkben a pályán, húztam a fénysugár útját a lencsén keresztül formájában ideális lencse:
Legalább egy ponton, az úgynevezett fókusz, a kép alakul ki elég éles. Ie minden pontjában az igazi élet átalakul egy éles pont a képet alakít ki a lencse fókusz. Aztán megláttam a fényt a szempontból geometriai optika, ami azt jelentette, hogy a nyaláb egy sor egy részét. Sajnos, a valóságban ez nem így van. A fény egy hullám, és a hullámok viselkednek nagyon szeszélyes. Ezek szörnyen szabadságszerető, és nem tűri a korlátozásokat. A lencse kivágja a fényhullámok csak egy része, ami által meghatározott alakja és mérete a lencse. Ha a lencse nagy, farag egy egész hullám egy nagy kör és a hullám viselkedik szinte tökéletesen, és középpontjában szinte egy pont, de ha a lencse kicsi, farag ki egy hullám egy kis kört, ez korlátozza a körébe. Aztán a hullám fejti ki a donorok és a nem fókuszált, hogy egy pontot, ott teljesen homályos folt. Ezt a jelenséget nevezzük diffrakciós. Ez nyilvánul meg, hogy a hullám otlonyatsya közvetlen, megkerülve az akadályt. Nincs semmi, amit tehetünk róla, diffrakciós nem lehet korrigálni további lencsék vagy más trükköket. Ez egy alapvető jelenség. Amint már csak korlátozott hullám, éles képeket fognak tűnni, minden ponton kell hígítani. Minél jobban korlátozza a hullám, annál erősebb a homály. Más szavakkal, minél kisebb a mérete a lencse, annál nagyobb a által okozott elmosódás diffrakciós annak középpontjában.
Hogyan lehet jellemezni az életlenség körülvevő világ objektív? Talán milliméterben? Vegyük például egy lemez, betette a 10 méterre te, és hogy mennyit elmosta a szélét. Tegyük fel, hogy 2 mm. De ha a ugyanazon a lemezen egy kilométerre tőlünk, nem fogjuk látni azt is, ahogy a blur nagyobb, mint a lemez. Ennélfogva, a lineáris méret a életlenség nincs szükség, mivel annak a kritériumnak, mivel ez attól függ, hogy a távolság, hogy az objektumot. Tény, hogy a körülöttünk lévő világot egy gömb, ami körülvesz minket minden oldalról. A pontok helyzete számunkra látható ezen a világon, akkor a legjobb, hogy érdeklődjön a számukra, tehát szögek. Például, a forgatás és a kiemelkedés (azimut). A méretek a tárgyak is kényelmes, hogy kifejezzék szögek. Így, szögletes méretéről a nap közelítőleg egyenlő szögletes méretéről a hold és mindkettő körülbelül egyenlő 0,5 fok vagy 30 perc. Hasonlóképpen, az elmosódás a legkényelmesebb, hogy kifejezze a lencse szöge, amely elhomályosítja a képet. Tegyük fel például, hogy a kép lemezek elmosódott 0,2 fok. Ezután, ha a két objektum egymástól elválasztva szögben nagyobb, mint 0,2 fok, látjuk őket két különböző tárgyak, és ha kevesebb, akkor összeolvadnak egyetlen folt.
Blur - egy homályos fogalom, és a megítélése szubjektív. Hanem azért, mert az embereknek szükségük van a számolást pontosan, legalábbis annak érdekében, hogy összehasonlítsuk a különböző objektívek, bevezetésre került az empirikus kritérium engedély Rayleigh:
ahol # 945; - szögfelbontás (minimális szögtávolság) # 955; - hullámhossz, D - átmérője belépőpupilláját az optikai rendszer (gyakran egybeesik az átmérője a lencse). Ha két kép pont egymástól mért távolsága egymástól szögben nagyobb, mint # 945;. tartják őket két külön pontot, ha kevesebb, akkor egyesíti egy helyen. A kevésbé homályos, annál több részletet látunk fotóinkat. Néha azt mondják, a magasabb részletességgel.
Próbáljuk megbecsülni a lehetőséget a szemünk, összhangban ennek a kritériumnak. A átmérője a tanuló a szem függ világítás (a sötétebb, annál inkább), és változik kettőtől nyolc milliméter. Nem fogok úgy ítéli meg a képletet, és így a kész eredményt. Pupilla átmérője 2 mm megfelelő szögfelbontással 1 perces (1/60 fok), és a 8 mm átmérőjű megfelel 1/4 perc (15 másodperc). Sok vagy kevés? Azzal, amit össze lehet hasonlítani a világban? Például, a látszólagos szögméretét a bolygó Venus. Egy időre a legközelebb megközelítés a Föld, a szögletes mérete mindössze 1 perc. Ebben az időben, ez az alakja egy keskeny holdsarló, és az emberek szívesen látás láthatjuk a félhold! Azt lehet mondani, hogy milyen irányba áttért szarva. Mint látható, a szem egy nagyon tökéletes eszköz és Rayleigh kritérium működik.
Most vissza az űrből a film, a mátrix és fényképészeti objektívek. A filmben, valamint a mátrix saját felbontás és objektív felbontás Érdekes összehasonlítani a felbontása a fényérzékeny elem. Erre a célra célszerű menni a környező térben a tárgyakat a film síkja vagy a mátrix. Végtére is, a tér van kialakítva lencse van. Itt ismét térjünk vissza a mérése blur a lineáris méretek, de most a lineáris méretei a mátrixban. Úgy is kifejezhetjük a lencse blur mikron, valamint a mérete a cella mátrix. Van rekesznyílásértéket A:
ahol F - a fókusztávolság és D - az átmérője annak apertúra. Framed I érték D cikke, valamint az első képlet A szinusz a szögfelbontása elmosódás talált # 916; elhomályosítja a mátrixra. Az eredmény egy szép eredmény:
Kiderült, hogy a diffrakciós blur a szenzor arányos csak az F-szám és a fény hullámhossza, és nem függ többé az, hogy többek között a gyújtótávolság a lencse! Behelyettesítve a középértékét hullámhossza 500 nm vagy 0,5 mikrona megszerezni blur a lencserendszer mikrométer:
Így csak attól függ, a rekeszérték és ugyanaz az összes lencse! A függőség a diffrakciós elmosódás ideális lencse (késleltetett függőleges) az F-szám (vízszintesen felfüggesztik) ábrázoltam a következő ábra:
Ugyanakkor azt mondta, hogy a három vízszintes vonalak, amelyek megfelelnek a felbontás a film (100 sor per milliméter), mátrix kamerák Nikon D700 (pixel mérete 8,5 mikron), és mátrix kamera Nikon D200 (pixel mérete 6,2 mikron). Felbontása 100 sor milliméterenként tartják szabvány a film, bár emlékszem, és ez az arány csak 70 sor milliméterenként színes film. Ezen kívül voltak különleges fekete-fehér filmek nagy felbontást és kontrasztot: Mikrat 200 és 400, a felbontás 200 és 400 l / mm. Nikon D700, vettem példaként a modern full-frame 12 megapixeles mátrixban. Nyilvánvaló, hogy ez már meghaladta a mátrix film. Meg tudja határozni a pixel mérete a kamera elosztjuk a hossza a tömb által a képpontok száma vízszintesen eltávolított tőle képet. Például a pixel mérete a Nikon D200 - csak 6,2 mikron.
A képen festett csak a diffrakciós lencse homály. Tény, hogy ez az ideális lencse blur, hogy nem teszi többé torzítás. Számára a nyitottabb a rekesz, annál nagyobb a felbontás. Ez tényleg igaz a jó csillagászati parabolatükrös. De az objektívet, hogy sokkal bonyolultabb. Meg kell, kis méretű, könnyű, összpontosítani a különböző távolságokra, és előnyösen lehetővé teszi, hogy módosítsa a gyújtótávolság. Mindezt ugyanakkor nagyon nehéz. Jó zoom lencse (zoom objektívek) csak megjelent az elmúlt két évtizedben. Az egyik probléma a termelés optikai felületét szabályos alakú. Az a tény, hogy a lencse a megfelelő formában a ellipszoid, és a standard optikai technológiát kapott csak gömb. Önmagában kiderül, még tetszőleges pontossággal, de a hatálya alá. Ezért a gyártók a lencsék olyan büszkék, ha képesek gyártani aszférikus (aszférikus lencse). Egyes területeken a föld közelében a központ a lencse nagyon hasonlít a az ellipszis középpontját, de a távolabb az optikai tengely, annál nagyobb az eltérés. Ennek eredményeként, a kerületi része a lencse ad elmosódott képet, és a torzítás az ilyen jellegű nevezik nyíláshiba. Ha becsukjuk a rekeszizom, majd levágta a problémát, a lencse és a felbontás növekedésével, ha nyitva van, a szélén a lencse homályos képet. Ez a hatás attól függ, hogy a minősége a lencse. Minél jobb a lencse, annál jobb a kép minősége nyitott blende. Folt, nem felhívni a grafikon kapcsolódó tökéletlensége a lencse, mert eltérő a különböző objektívek.
Ha a lencse nem rendelkezik saját torzítás, elmosódás a kép által termelt megfelel a ferde egyenes én szám. Ha az objektív rendelkezik egy további torzulás, úgy tűnik, nyitott blende és gyors! Csökkentett záráskor diaframy. Így, amikor kinyitja a rekesz homályosítjuk tökéletlenségek társított optikai lencsék és a magán - a diffrakciós elmosódás. És hogy a közepén? Amennyiben a végén üveg blur és diffrakciós kezdődik? Pontosabban, amennyiben az a pont (rekesznyílás érték), amelynél az üveg képest az elmosódás difratsionnym elmosódás? Mivel a diffrakciós blur egyformán minden lencse, a blende érték a maximális élesség őket attól függ, azok minőségét. Minél jobb a lencse, a nyílással, amikor több nyújt maximális élesség. Ezzel szemben, az alsó a minősége a lencse, annál inkább szükség van, hogy lezárja a nyílást a maximális élesség. Persze, itt én beszélek csak a kép a lencse fókusz. A képeknél életlen élesség növekszik, amikor lezárja a nyílást akár annak a lehetséges legnagyobb értéke.
Nem túl jó objektív maximális élesség a 8 membrán, jó - 5,6, néha 3.5. És a minimális elhomályosítja az élesség 3,5-2-szor nagyobb, mint 8.
Azonban megbeszélése a célokat, elfelejtettük a film és a mátrixot! Lásd az ábrát. Melyik mélypontra elhomályosítja értéke 3 mikron lehet mondani, ha a méret a píxeimátrixot 6,2 és 10 mikron film felbontás? Kiderül, hogy a membránok a legjobb felbontást nem vagyunk korlátozva lencsék és diffrakciós és a fényérzékeny elem. Kiderült, hogy a diffrakciós folt kezd elsőbbséget élvez a felbontás a fényérzékeny elem csak a rekesz értéke több, mint 11 Innen is hasznos információkhoz - ha azt akarjuk, hogy a maximális élességét hangsúly, nem szükséges, hogy a membránt még 11.
És mégis tudjuk, hogy egy jóslat kapcsolatos tanácsos tovább növeli a képpontok számát az érzékelőre. Tegyük fel, hogy van egy jó lencse maximális élességgel az Aperture 3.5. A minimális elmosódását ebben az esetben körülbelül 3 mikron. De Nikon D200 mátrix pixel mérete 6,2 mikron. Ez azt jelenti, hogy ha csökkentjük a pixel mérete 2-szer, az által okozott életlenség mátrix megegyezik a legkisebb elmosódás a lencse és tovább növelik a képpont sűrűsége a szenzor már nem értelme. Csökkentése pixelméret 2-szer csökkenti a területen 4-szer, és a képpontok számát a felére-frame mátrix, amelyben D200 40 megapixel. Kiderült, hogy nem vagyunk messze az elméleti határ. De a pixel méretének csökkentése nem veszélytelen. Ez romlásához vezet a jel / zaj viszony. Ezen túlmenően, a csökkentés egy lineáris pixel mérete 2-szer, körülbelül ugyanabban az időben romlik az S / N arányt. Ez egy újabb érv a felmondás a versenyt a több megapixel.
Fent vettük csak meglehetősen nagy mátrix, de a kamera döntéshozók már régóta figyelmeztetnek a 15 megapixeles mikroszkopikus tömböket. Ugyanakkor nincsenek világos lencsék egy kis diffrakciós folt. Nos mit mondhatunk róluk? Ésszerű számának növekedése a megapixel ez már rég elmúlt, és az új bejegyzések kerülnek rovására romló valódi fogyasztói kamera minősége.