Разрешающая сила объектива

Изображение теста при тестировании

Разреша́ющая си́ла объекти́ва определяется главными характеристикавми объектива, заключающаяся в способности передавать максимальное количествао различимых точек, линий объекта или наименьшее линейное или угловое расстояние между двумя точками, начиная с которого их изображения сливаются.

Любой объектив оценивается по количеству воспроизводимых штрихов на 1 мм изображения, получаемое при фотографировани на фотоматериалах (фотоплёнку или фотосенсор). При условии, когда оптическое изображение данного объектива находится строго в фокальной плоскости (но не в любой зоне резкого изображения). Измерения разрешающей способности проводят с помощью специальных мир и стандартных объективов (напрмер, в зеркальных фотокамерах применяется базовый фотообъектив с фокусным расстоянием F=50 мм, светосилой f/1,4).

Распределение линий или точек на всём поле тестирования

Разрешающая способность объективов не одинакова в зоне изображения. Она всегда выше в центре изображения теста. Это обусловлено наличием у объектива аберраций, значение которых на краях всегда больше, чем в центре.

Разрешающая сила у объективов уменьшается с увеличением главного фокусного расстояния: у короткофокусных (широкоугольных) она выше, чем у длиннофокусных. (ЗУМ объективы с переменным фокусным расстоянием также подчиняются этому правилу распределения степени разрешения ).

Все объективаы оснащаются диафрагмой, однако только при оределёном значении диафрагмы их разрешающая сила максимальна. Это обусловлено тем, что сначала при диафрагмировании происходит улучшение изображения за счет уменьшения аберраций, а затем ухудшение за счёт дифракции.

Как правило при тестировании и на практике среднее значение наибольшего разрешения объектива находится при диафрагме ≈ 1:8. Чем более объектив всококачественен, тем при меньшем значении диафрагменного числа он достигает максимального разрешения. Дорогие многолинзовые объективы имеют максимум разрешения в районе 1:3,5.

Объективы и Фотоматериалы (фотоплёнка или фотосенсор) обладают своей определённой разрешающей способностью. Поэтому для полного использования разрешающей силы объектива следует использовать его с соответствующими фотоматериалами, разрешающая способность которых равна или выше разрешающей способности объектива, так как суммарная разрешающая способность системы объектив + фотоматериал заведомо меньше каждого компонента в отдельности. Как правило, изготавливающиеся объективы по своей разрешающей способности можно условно поделить на три вида: объективы высокоточные — это профессиональные (дорогостоящие); объективы среднего класса — для фотолюбителей не профессионалов, занимающейся любительской, семейной фотографией; и встроенные объктивы в фотокамерах массового пользования, типа «мыльниц». При применении одинаковых фотоматериалов, съёмка профессиональной оптикой даёт в итоге более чёткие и ясные изображения, но не наоборот. (Обычно, мелкозернистая фотоплёнка обладает высокой разрешающей способносью). При покупке объектива можно его оценить по тестовой характеристике в паспорте (у профессиональных объективов) по количеству линий на мм в центре и на краях поля тестирования.

В настоящее время, когда фотосенсоры заменяют фотоплёнку, учитывая большое количество пикселей на относительно малых площадях, объективы изготавливаются с высоким разрешением с одинаковым распределением линий или точек при тестировании по всему полю изображения. Качество изображений больше зависит сейчас от величины фотосенсоров. С увеличением размеров площади при равном количестве пикселей, размеры пикселей увеличены, что исключает перетекания зарядов у соседних пикселей, фиксация лучей точек объектов на границы пикселей, обеспечивают лучшие условия работы систем АЦП, а также токопроводников (с размерами в несколько мкм). В итоге, современные, особенно зеркальные цифровые фотоаппараты со сменной оптикой, дают возможность применять сменные объективы с разной разрешающей способностью в зависимости от требований к изображениям и задач фотосъёмок.

Методы определения

Для определения разрешающей силы объектива используют различного вида ми́ры — испытательные таблицы с нанесёнными на них различной конфигурации штрихами различной ширины и длины.

Разрешающая сила объектива по ГОСТ в СССР измерялась в линиях на 1 мм. Современные тестовые данные могут выражаться способом оценки числа линий, когда учитываются как чёрные, так и белые линии. Разрешение при этом численно удваивается, не меняясь по сути.

Разрешающая способность системы объектив + светочувствительный элемент можно приближенно определить по т.н. формуле Катца: $$\frac {1}{R_S}=\frac {1}{R_O} + \frac {1}{R_E},$$

где $R_O\!$ – разрешающая сила объектива в линиях на 1 мм; $R_E\!$ — разрешающая сила светочувствительного элемента в линиях на 1 мм.

См. также

• Фокальная плоскость
• Зернистость
• ru: Частотно-контрастная характеристика
• ru: Пятно рассеяния
• ru: Функция рассеяния точки
• ru: Диск Эйри
• ru: Обратная свёртка

Литература

• ГОСТ 25502-82 Объективы. Метод определения фотографической разрешающей способности. Распространяется на объективы различного назначения и устанавливает метод определения фотографической разрешающей способности. Настоящий стандарт не распространяется на аэрообъективы и объективы специального назначения.
• Яштод-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. 4-е изд., сокр. — М.: «Искусство», 1977.

Ссылки

• Страница «Характеристики качества изображения» на сайте НТЦ Красногорского завода им. С. А. Зверева — понятия разрешающей силы, изобразительной способности, пограничной нерезкости и др. На zenitcamera.com
• Understanding image sharpness. Part 5: Lens testing (англ.). Описание ФПМ и способа её измерения. На normankoren.com
• «Измеряем MTF самостоятельно». На afanas.ru
• Частотно-контрастная характеристика на ру-вики.