Являются ли фокус и разрешающая способность оптически эквивалентными? - Фотопедия
5 голосов
/ 01 мая 2018

Ограниченная «разрешающая способность» или «резкость» - это проблема, которую можно увидеть со многими объективами низкого качества, особенно с корпусами камер с более высоким разрешением.

Играя с моим дешевым 500-миллиметровым зеркальным объективом, я часто получаю изображения, подобные следующему кадрированию, в котором я слегка упускаю фокус на своем объекте, но даже объекты прямо в фокальной плоскости "размыты", чем то, что может воспринимать датчик моей камеры .

50% crop through 500mm mirror lens

Оптически: для конкретной точки на изображении означает "низкую разрешающую способность" и "размытый фокус?"

Например, оба дают гауссово распределение отображаемой точки? (Разница лишь в том, что «фокус» изменяет размытие в зависимости от расстояния до каждой точки сцены, тогда как «разрешающая способность» равномерно размывается по всей сцене?) Или есть что-то количественно отличающееся в размытии, которое получается от фокуса, как по сравнению с резкостью, которую теряешь с плохой оптикой?

1 Ответ

3 голосов
/ 01 мая 2018

Никакой объектив (даже теоретически совершенная копия предполагаемого дизайна) с реальной толщиной фокусирует весь свет, который попадает в него на одинаковом расстоянии. ¹ Так что, если часть света, отраженного от определенного расстояния, находится в фокусе, некоторые из свет, отраженный с того же расстояния, будет фокусироваться немного дальше или чуть ближе к объективу.

Хотя первичная и вторичная зеркальные поверхности зеркальной линзы не имеют реальной толщины, поскольку отражающее вещество наносится на переднюю часть зеркала, подавляющее большинство зеркальных линз также имеют преломляющие элементы на оптическом пути. Существует также проблема, заключающаяся в том, что, как и в случае с преломляющими линзами, зеркала в таких линзах не изготавливаются с идеальной теоретической формой их конструкции. Зеркальные линзы более высокого уровня, которые когда-то предлагали такие компании, как Nikon и Zeiss, стали намного ближе, чем нынешние низкоуровневые тарифы. Вместо того, чтобы иметь параболические зеркала, которые сложнее и дороже в изготовлении, большинство зеркальных линз имеют сферические зеркала, которые сочетаются с асферической передней корректирующей пластиной, которая также служит для предотвращения (большей части) пыли от линзы и поддержки вторичного зеркала в середина передней части объектива. Во многих конструкциях катадиоптрических телескопов используется аналогичная оптическая формула.

Объективы с хорошей коррекцией способны фокусировать большую часть света, отраженного от конкретного объекта, на определенном расстоянии с меньшим разбросом расстояний, чем объективы с меньшей коррекцией. То, что мы называем «точкой фокусировки», - это когда объектив расположен так, что свет от единственного точечного источника проецируется на плоскость формирования изображения как можно меньшим кругом размытия.

Этот круг размытия часто называют кругом путаницы . Если CoC достаточно маленький, это выглядит как острая точка зрения для наших глаз. Поскольку CoC становится больше, в конечном итоге он становится достаточно большим, чтобы наши глаза могли сказать, что это не единственная точка. Вот почему вещи, которые могут выглядеть резкими на отпечатке 4x6 изображения, могут выглядеть очень резкими, но те же самые вещи на отпечатке 16x24 того же изображения могут выглядеть размытыми при просмотре с одинакового расстояния. Второй отпечаток увеличен в 4 раза по сравнению с первым, поэтому размер круга размытия , проецируемый на сенсор или пленку, должен быть в 1/4 больше, чтобы выдержать увеличение в 4 раза больше.

В современную цифровую эпоху пиксельный просмотр заставил обычные способы расчета приемлемого значения CoC устареть. Когда вы смотрите на 24-мегапиксельное изображение при 100% увеличении на 24-дюймовом HD-мониторе, вы видите фрагмент размером примерно 60x40 дюймов! Это далеко от стандартной печати 8X10 дюймов, видимой с расстояния 10-12 дюймов, на которых основано большинство расчетов CoC.

По мере увеличения диаметра линз разница в фокусном расстоянии между световыми лучами от одного точечного источника света, падающего на центр линзы, и световыми лучами от одного и того же точечного источника, падающего на край линзы, становятся все более и более увеличивающимися различия в глубине. Разница между световыми волнами на разных длинах волн также увеличивается. Даже дешевые зеркальные линзы имеют тенденцию очень хорошо справляться с хроматической аберрацией, потому что преломляющие элементы в оптическом тракте имеют относительно низкую преломляющую способность. Но они имеют тенденцию бороться с фокусировкой всего света от одного точечного источника, падающего на разные части линзы, на одинаковую глубину за линзой. Размер наименьшего размытого круга, который объектив может создать из точечного источника света, в значительной степени определяет резкость объектива .

Оптически: для конкретной точки на изображении - это то же самое, что «низкая разрешающая способность», как «размытый фокус?»

Эффект аналогичен для сцен с довольно равномерной яркостью, не содержащих зеркальных бликов, но характер круга размытия от каждого точечного источника света часто будет отличаться для этих двух случаев.

Если причиной размытия является неправильная фокусировка с хорошо откорректированным объективом, круг размытия будет распространять свет, падающий на края объектива, почти так же, как и свет, ударяющий в центр объектива. Размытость будет довольно равномерной по яркости и цвету от центра к краю размытия, с более ярким центром и более тусклым краем.

Если причиной размытия является объектив с «низкой разрешающей способностью», так как фокус объектива слегка смещен, часть света, попадающего на одну часть объектива, может быть фактически сфокусирована, поскольку часть света от Тот же точечный источник удара других частей линзы размыт еще больше. Это приводит к размытию, которое не так равномерно. Края могут быть более яркими и более четкими, чем центр, или размытие может иметь некруглую форму, например, то, что мы называем кома . В случае зеркальных линз это усугубляется блокировкой самого центра линзы, которая не позволяет любому наиболее коллимированного света от точечных источников на расстоянии менее бесконечности от попадания в объектив. Это делает размытие не сфокусированных объектов похожим на пончики с отверстием в центре.

¹ Возможно, теоретически идеальный лазерный луч с одной длиной волны, точно попавший в центр оптической оси сходящейся линзы, мог бы, но тогда как можно было бы определить, не сфокусирован ли такой единственный луч света? В любом случае он ударит только один пиксель.

...