MTF -ФПМ функции передачи модуляции

Функция передачи модуляции это метод оценки работы объектива, используемый для определения степени контрастности репродуцирования или резкости объектива. При оценке электрических характеристик аудио оборудования одним из важных измерений работы является частотная характеристика. В данном случае, когда звук от источника записывается через микрофон, а затем воспроизводится через динамики, частотная характеристика указывает на точность соответствия воспроизводимого звука звуку из источника. Если воспроизводимый звук очень близок к звуку из источника, оборудование классифицируется как 'hi-fi' или 'высокой точности'. Если рассматривать оптическую систему объектива как 'систему для передачи оптических сигналов' таким же образом, как аудио система передает электрические сигналы, можно выяснить, насколько точно передаются оптические сигналы, коль скоро можно измерить частотную характеристику этой оптической системы. В оптической системе эквиваленто м частотной характеристики является 'пространственная частота', показывающая как много узоров или циклов определенной синусовой плотности присутствуют на одном миллиметре ширины. Соответственно единицей измерения пространственной частоты является число линий на 1 мм.
На Рисунке "А" (чуть выше) показаны характеристики ФПМ идеального объектива 'hi-fi' при выходе, равном входу. Говорят, что такой объектив обеспечивает контрастность 1:1. Однако, поскольку реальный объектив содержит остаточную аберрацию. реальные пространственные частоты всегда меньше 1:1. По мере увеличения пространственной частоты (т.е. по мере того как система черно-белых синусовых волн становится более тонкой или более плотной) контрастность снижается, как показано на Рисунке, пока наконец не станет серой, на которой невозможно увидеть разницу между черными и белыми полосами (контрастности нет, 1:0) на границе пространственной частоты. Иллюстрации этого явления делается в форме диаграммы с кривой, на которой пространственная частота изображена горизонтальной осью, а контрастность - как вертикальная ось. Другими словами, диаграмма позволяет провести непрерывную проверку разрешения и контрастности (т.е. степени модуляции). Однако, поскольку она показывает характеристики только для одной точки в площади кадра, необходимо использовать данные для нескольких точек, чтобы определить характеристики ФПМ всего изображения.

Цветобаланс
Точность воспроизведения цвета фотоснимка, сделанного через объектив, в сравнении с оригинальным объектом. Цветобаланс во всех объективах EF (Canon) основан на справочных величинах, рекомендуемых ISO (Международной организацией по стандартизации) и находящихся в строгих рамках поля допуска, которое уже, чем допустимые пределы величин CCI (индекс содействия цвету, ИСЦ) ISO.

ИСЦ
Воспроизведение цвета на цветных фотографиях зависит от трех факторов: цветовых характеристик пленки, цветовой температуры источника света, освещающего объект, и светопередающих характеристик объектива. Индекс содействия цвету это индекс, указывающий на 'количество вариаций цвета, вызываемых различиями фильтрующего эффекта объективов', когда используются стандартная пленка и источник света, и выражаемый тремя цифрами в форме 0/5/4. Эти три цифры - относительные величины, выражаемые логорифмами коэффициента пропускания объектива на длинах волн голубого- фиолетового/зеленого/красного цветов, соответствующих трем слоям светочувствительных эмульсий цветной пленки, причем более высокие цифры представляют собой более высокий коэффициент пропускания. Однако, поскольку фотообъективы поглощают большую часть длин ультрафиолетовых волн, коэффициент пропускания голубого/фиолетового цветов обычно равен нулю, поэтому цветовой баланс оценивается путем сравнения величин зеленых и красных волн со справочными величинами для объектива, указанными ISO. Характеристики справочного значения ISO для пропускания света были установлены на основании метода, предложенного Японией, связанного с тем, что была взята средняя величина пропускания 57 стандартных объективов, включающих пять моделей представительных производителей объективов, включая 'Canon'. Полученная рекомендуемая справочная величина 0/5/4 используется производителями пленки как отправная точка при проектировании характеристик воспроизведения цветов цветной пленки. Другими словами, если характеристики пропускания света объектива не соответствуют справочным величинам ISO, то нельзя получить характеристики воспроизведения цветов, планировавшиеся производителем.

Периферийное освещение
Яркость объектива определяется числом F, однако эта величина лишь показывает яркость в положении оптической оси, т.е. в центре изображения. Яркость (освещенность поверхности изображение) по границе изображения называется периферийным освещением и выражается в процентах от объема освещения в центре изображения. На периферийное освещение оказывает влияние виньетирование объектива и теорема косинусов 4, и оно неизбежно хуже, чем освещение центра изображения.

Степень освещенности плоскости изображения, показывающая характеристики периферийного освещения 1.Высота изображения (мм)

 

Виньетирование
Световые лучи, входящие в объектив по краям площади снимка, частично блокируются рамками объектива как перед диафрагмой, так и за ней, мешая всем лучам проходить через эффективную апертуру(диаметр диафрагмы) и вызывая ослабление освещения в периферийных участках изображения. Этот тип виньетирования можно ликвидировать путем дифрагмирования объектива.

Виньетирование

 

Теорема косинусов 4

Теорема косинусов 4 гласит, что ухудшение освещения в периферийных участках изображения увеличивается по мере увеличения угла зрения, даже если объектив полностью свободен от виньетирования. Периферийное изображение образуется пучками лучей света поступающими в объектив под определенным углом по отношению к оптической оси, и количество уменьшающегося света пропорционально косинусу этого угла, возведенному в четвертую степень. Поскольку это закон физики, его невозможно избежать. Однако при широкоугольном объективе, имеющем широкий угол зрения, уменьшение периферийного освещения можно предотвратить путем увеличения эффективности диафрагмы объектива (соотношения площади входного зрачка на оси и площади входного зрачка вне оси).

Сокращение освещения в соответствии с теоремой косинусов

Затенение
Явление, при котором свет, входящий в объектив, частично блокируется такими помехами, как конец светозащитной бленды объектива или рамки фильтра, вызывающее либо потемнение углов изображения, либо общее посветление изображения. Затенение это общий термин, используемый для тех случаев, когда изображение ухудшается каким-либо препятствием, блокирующим световые лучи, которые на самом деле должны достигать изображения.

Размытие
Свет, отраженный от поверхностей объектива, внутренней части тубуса объектива и внутренних стенок футляра зеркала камеры, может достичь пленки и частично или полностью завуалировать площадь изображения, ухудшив резкость изображения. Эти вредные отражения называются размытием. Хотя размытие можно намного уменьшить путем покрытия поверхностей объектива и мерами внутри тубуса объектива и камеры, направленными против отражения, полностью нельзя уничтожить размытие для всех условий, в которых находятся объекты съемки. Поэтому желательно пользоваться соответствующей светозащитной блендой объектива, когда это возможно.
Термин 'размытие' также используется, когда речь идет об эффектах нерезкости и ореола, вызываемых сферической аберрацией и комой.

Размытие и паразитное изображение

 

Паразитное изображение

Вид размытия, появляющийся, когда солнце или другой мощный источник света включается в сцену, и сложный ряд отражений между поверхностями объектива вызывает появление четко обозначенного отражения в изображении в положении, симметрично противоположном источнику света. Это явление отличают от размытия при помощи термина 'паразитное изображение' благодаря тому, что оно похоже на призрак.
Паразитные изображения, вызванные отражениями поверхностей перед диафрагмой, имеют такую же форму, как диафрагма, в то время как паразитное изображение, вызванное отражениями позади диафрагмы, появляется как световое вуалирование участка, находящегося не в фокусе. Поскольку паразитные изображения могут также вызываться мощными источниками света вне площади снимка, рекомендуется применять светозащитные бленды или другие затеняющие устройства, чтобы блокировать нежелательный свет. Будет иметь место паразитное изображение, когда делается снимок или нет, можно проверить заранее, если посмотреть через видоискатель и использовать функцию проверки глубины резкости камеры, чтобы закрыть объектив для фактической апертуры, которая будет использована во время съемки.

Покрытие -просветление

Когда свет поступает в объектив и выходит из него, приблизительно 5 процентов света отражается назад на каждой границе между объективом и воздухом из-за разницы в показателях преломления. Это не только уменьшает количество света проходящего через объектив, но также может привести к повторным отражениям, которые вызывают ненужные размытие и паразитные изображения. Чтобы предотвратить это отражение, объективы обрабатываются специальным покрытием. В основном это делается при помощи вакуумного напыления, чтобы покрыть объектив тонкой пленкой толщиной 1/4 длины волны света, на который она должна действовать, состоящей из вещества (такого, как фторид магния) с показателем преломления равным корню квадратному из числа 'n', где число 'n' это показатель преломления стекла объектива. Однако вместо одного покрытия, влияющего только на одну длину волны, объективы ЕF имеют лучшее многослойное покрытие (многослойное напыление пленки, снижающее степень отражени я до 0,2-0,3%), надежно предотвращающее отражение всех длин волн видимого спектра света. Однако, покрытие объектива имеет целью не только предотвращение отражения. Покрытие различных элементов объектива соответствующей пленкой с разными свойствами играет роль в обеспечении всей системы объектива оптимальными характеристиками цветового баланса.

Оптическое стекло

Оптическое стекло изготавливается специально для применения в точных оптических изделиях, таких, как фотообъективы и микроскопы. В отличие от стекла общего назначения оптическое стекло обеспечено постоянными точными характеристиками преломления и дисперсии(точность до шести знаков после запятой) и отвечает строгим требованиям, касающимся прозрачности и отсутствия таких дефектов, как свиль, коробление и пузырьки. Типы оптического стекла классифицируются по его составу и оптической постоянной (число Аббе=vd), и сегодня существует больше 250 типов такого стекла. Для объективов высшего качества материалы выбираются из различных типов оптического стекла и из них образуют оптимальные сочетания. Стекло с vd 50 или менее единиц называется флинт (F), а стекло с vd 55 или более единиц называется кроном (К). Каждый тип стекла подвергается дальнейшей классификации по другим характеристикам, таким, как удельный вес (материалы с большим удельным весом клас сифицируется как S, в то время как материалы с низким удельным весом классифицируются как L), и каждому типу стекла присваивается свой серийный номер.

Число Аббе

Цифровое выражение дисперсии оптического стекла с использованием греческого символа v. Оно также называется оптической константой. Число Аббе определяется следующей формулой, в которой используется показатель преломления для трех линий Фраунхофера: F (голубая), d (желтая) и с (красная).
Число Аббе=vd=nd-1/nF-nc. Диаграмма распределения характеристик оптического стекла это диаграмма, в которой числа Аббе использованы в качестве горизонтальной оси, а линия d показателя преломления - в качестве вертикальной.

 

Линии Фраунхофера

Линии поглощения, открытые в 1814 году немецким физиком по имени Фраунхофер (1787-1826), образующие спектр поглощения, присутствующий в непрерывном спектре света, испускаемого солнцем, создаваемые влиянием газов в атмосферах солнца и земли. Поскольку каждая линия расположена на постоянной длине волны, эти линии используются как отправные точки при определении цветовых характеристик (длин волн) оптического стекла. Показатель преломления оптического стекла измеряется на основе девяти длин волн, отобранных из линий Фраунхофера (см. таблицу 4). При проектировании объективов расчеты для корректирования хроматических аберраций также основаны на этих длинах волн.

Длины волн и линии спектра

 

Код линии спектра	i	h	g	F	e	d	C	r	t
Длина волны (nm)	365,0	404,7	435,8	486,1	546,1	587,6	656,3	706,5
Цвет	ультра-фиолет	зеленый	фиолетово - голубой	голубой	зеленый	желтый	красный	красный	инфра-красный

 

Флюорит
У флюорита крайне низкие показатели преломления и дисперсии по сравнению с оптическим стеклом и особые характеристики частичной дисперсии (необычная частичная дисперсия), которые допускают практически идеальную коррекцию хроматических аберраций в сочетании с оптическим стеклом. Этот факт был известен давно, и в 1880 году природный флюорит использовался практически в апохроматических линзах объективов микроскопов. Однако, поскольку природный флюорит встречается только небольшими кусочками, его практически нельзя использовать в фотообъективах. Решая эту проблему, 'Канон' в 1968 году добилась успеха в создании технологии производства крупных искусственных кристаллов, открыв тем самым дверь к применению флюорита в фотообъективах.

UD-объектив

Объектив, изготовленный из специального оптического стекла, обладающего оптическими характеристиками, аналогичными флюориту. Элементы UD-объектива особенно эффективны при корректировке хроматических аберраций в супертелефотообъективах. Два элемента UD-объектива по характеристикам эквивалентны одному элементу из флюорита. 'UD' означает 'сверхнизкую дисперсию'.