Роздільна здатність обєктива: поняття, формула

MTF контрастних діаграм

Більшість об’єктивів – не ідеальні оптичні системи. Світло, проходячи через лінзу, піддається певній мірі деградації. Питання в тому, як можна оцінити цю деградацію? Перш ніж відповісти на це питання, потрібно визначити поняття «модуляції». Остання є мірою контрасту len на заданій частоті. Можна було б спробувати проаналізувати зображення реального світу, зроблені через об’єктив, щоб визначити модуляцію або контрастність для деталей різних розмірів або частоти (інтервал), але це дуже непрактично.

Замість цього набагато легше виміряти модуляцію або контрастність для пар чергуються білих і темних ліній. Вони називаються прямокутної ґратами. Інтервалом ліній в прямокутній хвильовий решітці є частота (v), для якого вимірюють функцію модуляції або контрасту об’єктива і роздільну здатність див.

Максимальна кількість світла буде надходити з світлових смуг, і мінімальне з темних смуг. Якщо світло вимірюється по яскравості (L), можна визначити модуляцію у відповідності з наступним рівнянням:

модуляція = (Lmax – Lmin) / (Lmax + Lmin),

де: Lmax – максимальна яскравість білих ліній в решітці, а Lmin – мінімальна яскравість темних.

Коли модуляція визначається з точки зору світу, її часто називають контрастом Майкельсона, оскільки беруть співвідношення освітленості від світлого і темного смуг для вимірювання контрасту.

Наприклад, є квадратна хвильова решітка певної частоти (v) і модуляції, а також властивий контраст між темними і світлими ділянками, що відбивається від цієї решітки через об’єктив. Модуляція зображення і, таким чином, контрастність лінзи вимірюють для даної частоти решітки (v).

Функція передачі модуляції (MTF) визначається як модуляція M i зображення, поділена на модуляцію стимулу (об’єкта) M o , як показано в наступному рівнянні.

Тестові решітки USF друкуються на 98% яскравою лазерної папері. Лазерний чорний тонер для принтера має коефіцієнт відбиття близько 10%. Таким чином, значення для M 0 становить 88%. Але оскільки плівка має більш обмежений динамічний діапазон порівняно з людським оком, можна з упевненістю припустити, що M 0 становить по суті 100% або 1. Таким чином, наведена вище формула зводиться до наступного більш простого рівняння:

Таким чином, MTF len для даної частоти решітки (v) являє собою просто виміряну модуляцію решітки (Mi) при фотографуванні через лінзу на плівку.