Разрешающая сила - это способность объектива раздельно изображать очень мелкие точки изображения, очень близко расположенные друг к другу. Это способность различить раздельно две очень близко расположенные точки объекта.
Это важная характеристика объектива.
При рассмотрении светочувствительного элемента фотоаппарата - большое внимание уделялось . Однако качество изображения определяется не только матрицей, но и объективом. Причем объектив играет весьма значительную роль.
Разрешающую силу объектива измеряют с помощью тестовой миры (слово мира произошло от французского mira, mirer, что в переводе означает рассматривать на свет, прицеливаться) , состоящей из черных и одинаковых с ними по ширине белых промежутков.
Изображение миры создаваемое с помощью объектива, рассматривают в микроскоп.
Рис.1. Участок штриховой миры.
Миры бывают штриховые и радиальные. В Советском Союзе были приняты миры штриховые. По ГОСТу разрешающая сила объектива меряется в числе линий на 1 мм.
Рис.2 Так выглядит мира при рассматривании ее через объектив.
Для электронных фотоаппаратов применяется тестовая таблица Canon по стандарту ISO 12233-2000.
Рис.3. Мира для цифровых фотоаппаратов по ISO 12233-2000.
Рис.4. Увеличенный участок тестовой миры, показанной на рис.3 (в красном прямоугольнике, вверху).
Рис.5. Увеличенный участок тестовой миры, показанной на рис.3 (красный прямоугольник в нижней части).
Однако изображение миры, рассматриваемое глазом, отличается от ее изображения, получаемого с помощью фотоприемника - сенсора (фотопленка или светочувствительная ). В этом случае налагается еще и разрешение фотоприемника. Разрешающую силу, получаемую с учетом влияния разрешающей силы фотоприемника, называют фотографической разрешающей силой . И она измеряется после воспроизведения миры с помощью фотоприемника. Получаемая разрешающая сила может быть вычислена по формуле:
R S – фотографическая разрешающая сила объектив + фотоприемник (линий на 1 мм);
R O – разрешающая сила объектива (линий на 1 мм);
R E – разрешающая сила светочувствительного элемента (линий на 1 мм);
Фотографическая разрешающая сила объектива всегда ниже его визуально определенной разрешающей силы. (Из формулы следует, что она меньше наименьшего из значений разрешающей силы объектива и разрешения фотоматериала). Фотографическая разрешающая сила зависит от свойств фотоматериала, режимов его обработки (для фотопленки), условий съемки тестовой миры, от разрешения матрицы для цифрового фотоаппарата.
По ГОСТу, принятому в Советском Союзе фотографическая сила измерялась на фотопленках средней чувствительности (65 ГОСТ) при обработке их в стандартном проявителе №1.
Разрешающая сила объектива неодинакова по центру поля изображения и по его краям. Эти различия вызваны недостатками оптики объектива - аберрациями. Спад разрешающей силы к краю у разных объективов разный. У одних объективов разрешающая сила понижается только у самых краев изображения, у других постепенно спадает начиная от центра изображения к краю. Это зависит от того, как рассчитан и изготовлен объектив.
Разрешающая сила объектива уменьшается с увеличением главного фокусного расстояния, у короткофокусных объективов она выше, чем у длиннофокусных.
Величина фотографической разрешающей силы зависит от степени диафрагмирования объектива. При небольшом диафрагмировании разрешающая сила несколько увеличивается как в центре, так и по всему полю изображения, вплоть до диафрагмы 11, а затем ухудшается.
Это объясняется тем, что сначала благодаря диафрагмированию уменьшаются аберрации, но при сильном диафрагмировании ухудшение разрешающей силы происходит из-за дифракции.
Вот данные для некоторых объективов:
Объектив “Мир-1″ (один из лучших советских широкоугольных объективов):
Фокусное расстояние 37 мм;
Относительное отверстие 1:2,8;
Угол поля зрения 60°;
Разрешающая сила 45/23 лин/мм (центр/край).
Объектив “Гелиос-44-2″ (наиболее популярный объектив для “Зенитов”):
Фокусное расстояние 58 мм;
Относительное отверстие 1:2;
Угол поля зрения 40° 28ˊ;
Каждый объектив характеризуется определенной разрешающей способностью, фокусным расстоянием (глубиной резкости) и увеличением.
Разрешающая способность объектива микроскопа (d) - наименьший диаметр частицы,которую можно увидеть при данном объективе, или то наименьшее расстояние между двумя линиями, при котором они видны как отдельные. Разрешающая способность объектива микроскопа зависит от значений нумерической (числовой) апертуры (A) объектива и конденсора и длины волны источника света (λ ). Для пучка лучей, параллельных оптической оси микроскопа, разрешающую способность объектива микроскопа определяют по формуле
Для наклонных лучей разрешающая способность в 2 раза выше:
где λ – длина волны, нм; А – числовая апертура объектива.
Длина волны лучей источника света в видимой части спектра может меняться от 0,4 мкм (400 нм) для фиолетовых лучей до 0,7 мкм (700 нм) для красных. Следовательно, чем короче длина волны лучей источника света и чем больше апертура объектива, тем выше разрешающая способность объектива микроскопа, т. е. тем более тонкие структуры мы сможем увидеть в микроскоп. При освещении объекта наклонными лучами разрешающая способность объектива микроскопа в 2 раза выше, чем при освещении прямо падающими лучами. Освещая препарат синими лучами (λ = 0,47 мкм), т. е. применяя в осветителе синий светофильтр,можно изучать более тонкие структуры, чем при освещении обычным белым светом.
Пример: для объектива с A=1,4 при освещении белым светом (λ = 0,55 мкм) диаметр наименьшей видимой частицы при прямо падающем свете равен 0,39 мкм, при косом освещении – 0,20 мкм, а при освещении синим светом – 0,34 и 0,17 мкм, соответственно. Максимальное разрешение, которое можно получить при использовании светового микроскопа, 0,20 – 0,35 мкм. Увеличить разрешающую способность можно при использовании ультрафиолетового света (длина волны 0,26 – 0,28 мкм), что позволяет получить разрешение 0,13 – 0,14 мкм.
Числовая апертура объектива
Числовая, или нумерическая, апертура (А) объектива характеризует светособирательную способность и определяется по формуле
где n– показатель преломления среды между фронтальной линзой объектива и покровным стеклом; α – половинный угол входного отверстия объектива (угол, одна сторона которого совпадает с оптической осью, другая образована линией, соединяющей точку выхода лучей из объектива с границей действующего отверстия объектива) (Рис. 2).
Рис. 2. Угол отверстия объектива микроскопа: Об – объектив; Кн – конденсор; Р – плоскость препарата; F– фронтальная плоскость; α – угол отверстия объектива
Общее увеличение микроскопа
Увеличение объектива указано на оправе, там же указана и числовая апертура. Конденсоры тоже имеет определенную числовую апертуру. Если апертура конденсора меньше апертуры объектива, то возможности объектива, таким образом, используются в работе неполностью.
Общее увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива (V об) на увеличение окуляра(V ок):
V=V об · V ок.
Если объектив имеет увеличение 90х, а окуляр 15х, то общее увеличение равно 1350. Увеличения, превышающие эту величину, не имеют значения и их называют бесполезными и это связано с тем, что структуру препарата окуляр может увеличить настолько, чтобы она просматривалась под тем же углом зрения, что и в объективе. Это увеличение называется полезным, и оно равно 1000 А. Расчеты показывают, что полезное увеличение не может превышать 1300 –1450 раз. Большее увеличение не выявляет новых деталей на изображении, а освещенность его становится меньше.
Разрешающая сила объектива
Среди советских фотоаппаратов есть аппараты ФЭД, которые выпускались в двух вариантах: с объективом «Индустар-26М» и «Индустар-61». Если сравнить основные технические характеристики этих объективов, то никакой разницы мы не обнаружим. Оба объектива имеют совершенно одинаковые фокусные расстояния и одинаковые относительные отверстия. Одинакова и конструкция обоих объективов. Между тем аппарат с «Индустаром-61» стоит дороже, чем с «Индустаром-26М». Чем это объясняется?
Разница, между этими объективами состоит в том, что в объективе «Индустар-61» (рис. 20) две линзы из четырех (первая и последняя) изготовлены из лантанового стекла .
Рис. 20. Оптическая система объектива «Индустар-61». Линзы, очерченные жирным контуром, изготовлены из лантанового стекла
Линзы, изготовленные из оптического стекла, в состав которого входит окись лантана, позволяют улучшить одно из важных свойств объектива - его разрешающую силу.
Разрешающей силой фотографического объектива называют способность объектива давать раздельные резкие изображения мельчайших деталей фотографируемого объекта. Чем выше разрешающая сила объектива, тем меньшие по размерам детали он может четко воспроизвести на фотоснимке.
Разрешающая сила объектива определяется при помощи точной съемки так называемых мир - штриховых таблиц. Эти таблицы фотографируют с сильным уменьшением при наибольшем действующем отверстии объектива, а затем просматривают их изображение на негативе через микроскоп и по числу линий, раздельно передаваемых объективом, судят о его разрешающей силе.
Показателем разрешающей силы объектива служит число линий, раздельно передаваемых объективом в 1 мм в плоскости изображения. Эти данные заносят в технический паспорт объектива.
Разрешающая сила объектива в центре кадра (поля) всегда выше, чем по краям, поэтому в паспорте указываются два ее значения: для центра и для краев поля.
Современные объективы обладают очень большой разрешающей силой - порядка сотен линий на миллиметр, но при фотографировании мир изображение их воспроизводится светочувствительным слоем пленки, который имеет зернистую структуру и поэтому не дает возможности полностью использовать разрешающую силу объектива. Она практически получается меньшей, и именно это ее меньшее значение указывается в техническом паспорте объектива. Запись в паспорте может быть, например, такой: «Разрешающая сила в центре поля - 30 лин/мм , по краям поля - 14 лин/мм ».
Даже самые простые объективы дают в центре поля 20-22 лин/мм , а у хороших разрешающая сила еще больше.
Чтобы иметь представление о том, насколько велика подобная разрешающая сила, достаточно сказать, что здоровый человеческий глаз с расстояния наилучшего зрения (25-30 см) может различить в одном миллиметре не более десяти линий.
Как видите, современный фотографический объектив в несколько раз зорче глаза.
Высокая разрешающая сила объектива несомненно играет важную роль в практической фотографии. Появляется возможность очень четко передать на фотоснимке такие мелкие детали, как листья растений и т. п. С таких негативов можно делать значительно увеличенные фотоотпечатки без существенной потери резкости.
Разрешающая сила лантанового объектива «Индустар-61» выше, чем объектива «Индустар-26М». Надо, однако, знать, что при наибольшем отверстии объектива разрешающая сила может быть практически использована только при очень точной наводке на резкость во время съемки. При малейших нарушениях этого условия, а это случается довольно часто, разрешающая сила объектива практически не используется. Поэтому при покупке фотоаппарата или отдельного объектива не стоит обращать внимания на разрешающую силу объектива. Она всегда больше чем достаточна для получения резких снимков. Гораздо важнее производить во время съемки точную наводку на резкость.
В заключение главы еще раз напомним, что фотографический объектив - весьма точный оптический прибор, требующий осторожного и бережного обращения. Ни в коем случае не разбирайте сами объектив, не вывинчивайте его линз. Вы не сможете собрать его с необходимой точностью. Это дело можно доверить только опытному специалисту, работающему в ремонтной мастерской.
И еще одно напоминание. Линзы современных объективов изготовляются из специальных сортов оптического стекла, при варке которого обычно не удается избежать образования мелких газовых пузырьков. Такие пузырьки могут оказаться и в объективе купленного вами аппарата. Наличие их не оказывает влияния на качество работы объектива, и пусть это вас не волнует.
Из книги История диджеев автора Брюстер Билл Из книги Кто держит паузу автора Юрский Сергей Юрьевич Из книги Искусство оформления сайта. Практическое пособие автора Бердышев Сергей Николаевич Из книги Великие загадки мира искусства автора Коровина Елена Анатольевна Из книги Цифровая фотография без Photoshop автора Газаров Артур Юрьевич Из книги Музеи Петербурга. Большие и маленькие автора Первушина Елена Владимировна Из книги Партитуры тоже не горят автора Варгафтик Артём Михайлович Из книги Тайнопись искусства [Сборник статей] автора Петров ДмитрийХрупкая сила святыни. Владимирская икона Божьей Матери (Ольга Наумова) Она прошла через все испытания нашей истории. Видела основание нового русского государства - сначала Владимиро-Суздальского, потом Московского. Видела нашествие Тамерлана и других завоевателей.
Из книги Учимся фотографировать автора Эртон ДэниРазреша́ющая си́ла (способность) объекти́ва - характеристики фотографического объектива, отображающие его свойства по передаче чёткого изображения.
Разрешающая способность объектива оценивается по количеству воспроизводимых штрихов на 1 мм изображения, которое тот способен спроецировать на фоточувствительный элемент (плёнку или матрицу цифровой камеры). Само собой разумеется, что при этом снимаемый объект находится в фокусе, а не в зоне резкого изображения для данного объектива. Измерения разрешающей способности проводят с помощью специальных мир.
Неоднородности разрешающей силы
Разрешающая сила объективов неоднородна по полю изображения, обычно уменьшаясь к краям изображения. Это обусловлено наличием у объектива внеосевых аберраций (кома, астигматизм), которые не наблюдаются в центре поля.
Разрешающая сила у объективов одинаковой конструкции уменьшается с увеличением главного фокусного расстояния: у короткофокусных (широкоугольных) она выше, чем у длиннофокусных.
Для каждого объектива существует относительное отверстие (диафрагма), при котором его разрешающая сила максимальна. Это обусловлено тем, что сначала при диафрагмировании происходит улучшение изображения за счет уменьшения аберраций, а потом ухудшение за счёт дифракции.
Для определения оптимальной по разрешающей силе диафрагмы для конкретного объектива следует обратиться к результатам тестов. В целом, с ростом максимальной разрешающей способности ее максимум смещается в сторону более открытой диафрагмы.
Фотографические объективы служат для получения изображения на фотоматериале или цифровой матрице, которые также обладают определённой разрешающей способностью. Поэтому для полного использования разрешающей силы объектива следует использовать его с соответствующими фотоматериалами или матрицами, разрешающая способность которых равна или выше разрешающей способности объектива, так как разрешающая способность системы объектив + светочувствительный элемент заведомо не выше разрешения каждого компонента.
Методы определения
Для определения разрешающей силы объектива используют различного вида ми́ры - испытательные таблицы с нанесёнными на них штрихами различной ширины и длины.
Разрешающая сила объектива по ГОСТ в СССР измерялась в линиях на 1 мм, она всегда больше в центральной части изображения и меньше на его краях. Современные данные могут оперировать иным 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 приближенно определяется по формуле(может кто захочет блеснуть познаниями в физике?)
\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. Данная формула непригодна для матричных фотоприемников в связи с их дискретным характером.
61. Методическая последовательность работы в процессе фотосъемки
1) Фотографирование
В современном фотографическом процессе для получения негативов используют слой фотографической эмульсии – смеси мельчайших кристалликов йодистого или бромистого серебра с желатиной (белковым веществом, «животным клеем»), - нанесенный на прозрачную подложку из стекла или полимерной пленки. Желатина защищает их от выпадения. Светочувствительность их объясняется присутствием в кристаллической решетке микрокристаллов включений из металлического или сернистого серебра. Эти включения служат центрами светочувствительности. В одном микрокристалле может быть несколько центров светочувствительности. Располагаются они на поверхности и внутри микрокристалла.
В целях улучшения свойств фотографической эмульсии иногда желатину частично или полностью заменяют синтетическими высокомолекулярными соединениями.
Современные серебряные фотографические материалы обычно содержат разные добавки, благодаря которым удается делать их чувствительными к свету с разной длиной волн - от инфракрасного до ультрафиолетового.
Главным носителем изображения является фотопленка.
Фотопленка представляет собой гибкую ленту, по краям которой расположены перфорационные отверстия.
Фотопленки имеют сложное строение. Они состоят из связанных между собой слоя фотографической эмульсии и подложки, резко различных по свойствам.
Фотопленки бывают черно-белыми и цветными, и обладают различными фотографическими и техническими свойствами.
Светочувствительный слой фотопленки содержит огромное количество микрокристаллов галогенида серебра. В некоторые фотографические эмульсии, главным образом для негативных пленок, добавляют соли золота.
2)Обработка материала
Под обработкой фотоматериала обычно понимают все операции, которые необходимы для получения изображения – экспонирование фотоматериала, его проявка и фиксирование. Указанная последовательность процессов верна всегда, даже в случае современного способа получения прямого позитивного изображения (при использовании специальных материалов).
Все операции, следующие за проявлением, носят вспомогательный характер. Их цель чаще всего сводится к тому, чтобы сохранить полученное изображение.
Экспонирование фотоматериала
2AgBr + h 2Ag + Br2
При этом образуется скрытое изображение. Устойчивую группу атомов серебра, образующуюся под действием света, в микрокристалле галогенида серебра называют центром скрытого изображения. Скрытое изображение не видимо не только невооруженным, но и на оптическом микроскопе. Размер центров скрытого изображения оценивается в -- см., т.е. он лежит за пределами возможностей оптического разрешения приборов.
Проявление фотоматериала
Это основная часть обработки фотоматериала. Скрытое изображение становится видимым после проявления. Сущность сводится к химическому восстановлению галогенидов серебра на освещенных участках материала.
Различают химическое и физическое проявление.
При химическом проявлении ионы серебра, необходимые для наращивания изображения, поступают из эмульсионного фотоматериала, а при физическом проявлении - из проявителя. Вообще же фотографический проявитель – многокомпонентная смесь. Она содержит химический восстановитель, вещество, создающее щелочную реакцию раствора; вещество, предохраняющее проявитель от быстрого окисления кислородом воздуха; вещество устраняющее вуаль. Подробнее о составе проявителя будет сказано ниже.
Проявляющее вещество – основная часть проявляющего раствора, служит для восстановления в фотоматериале экспонированных микрокристаллов галогенида серебра.
Проявляющее вещество должно хорошо растворятся в воде или в растворе щелочи, быть устойчивым по отношению к действию кислорода воздуха, давать бесцветные растворы и быть бесцветным.
Проявляющие вещества во время хранения и при использовании подвергаются окисляющему воздействию кислорода воздуха. В результате раствор быстро окрашивается продуктами окисления проявляющего вещества и теряет проявляющие свойства. Чтобы предотвратить окисление и увеличить и увеличить срок хранения в раствор вводят сохраняющее вещество, способное связывать продукты окисления и удерживать их концентрацию на постоянном низком уровне.
В качестве сохраняющего вещества наиболее применим сульфит натрия.
Сульфит натрия выполняет важную функцию в растворе. Он вступает в реакцию с продуктами окисления проявляющего вещества, например с хиноном (формула), если в растворе был гидрохинон. Восстанавливает хинон в сульфопроизводные гидрохинона, обладающие хорошей проявляющей способностью. Сульфит натрия, восстанавливая хинон, превращает его в бесцветный продукт, исключая возможность вуали на фотоматериале.
Также в качестве сохраняющих веществ иногда применяют бисульфит натрия, метабисульфит калия или натрия и др.
При проявлении наряду с переводом скрытого изображения в видимое: восстанавливается и некоторая часть неэкспонированных микрокристаллов галогенида серебра. Они образуют почернение в фотографическом слое фотопленок – вуаль, уменьшающую контрастность изображения и различаемость темных деталей. Для устранения этого дефекта в проявляющий раствор вводят противовуалирующие вещество, которое тормозит образование вуали и регулирует скорость проявления.
Противовуалирующими свойствами обладают бромистый калий (KBr), йодистый калий (KY), бензотриазол(), нитробензимидазол () и др.
Чтобы вторая стадия была проведена полностью, фотопленки обрабатывают в фиксирующем растворе и после того, как светочувствительной слой стал прозрачным. Обычно на вторую стадию затрачивают столько времени, сколько потребовалось на первую стадию.
Полного фиксирования фотопленок, обеспечивающего долгое хранение изображения, достигают, заканчивая процесс фиксирования в свежем растворе.
Фиксирующие растворы различают по их составу и действию. Они бывают слабощелочными, нейтральными, кислыми, кислодубящими, кислодубящими быстрыми.
Черно-белые фотопленки в большинстве случаев обрабатывают в кислодубящих фиксирующих растворах, так как эти растворы дубят светочувствительный слой и предохраняют его от окрашивания продуктами окисления проявителя.
Цветные фотопленки обрабатывают в слабощелочных или нейтральных фиксирующих растворах, чтобы они не разрушали красители, составляющие цветное изображение.
Разрешающая сила объектива
Всякий оптический прибор (фотоаппарат, телескоп, человеческий глаз в том числе) имеет некоторое входное отверстие, через которое свет поступает в прибор, создает изображение и затем анализируется. Изображение объекта в приборе определяется не только потоком излучения, идущего от объекта, но и свойствами самого прибора. Некоторые мелкие детали реального объекта оказываются отсутствующими в его изображении.
Излучение, приходящее от объекта, всегда можно рассматривать состоящим из излучения отдельных светящихся точек его поверхности. Поэтому рассмотрим ситуацию (рисунок 3), когда на непрозрачный экран с круглым отверстием (входное отверстие) падает плоская волна (от удаленного точечного источника). В этом случае будет наблюдаться дифракция Фраунгофера от круглого отверстия. Дифракционную картину можно наблюдать с помощью линзы, поместив в ее фокальной плоскости экран. Вследствие дифракции света на входном отверстии дифракционная картина имеет вид светлого пятна, окруженного дифракционными кольцами. Соответствующие расчеты показывают, что подавляющая часть светового потока попадает в центральное светлое пятно, и угловое расстояние на первый дифракционный минимум, если диметр отверстия
,(18)
Подавляющая часть светового потока попадает в область центрального пятна. Дифракционная картина не зависит от расстояния между отверстием и линзой и не изменится при их совмещении. Следовательно, самая совершенная линза не может дать идеального оптического изображения . Изображение светящейся точки, даваемое линзой, имеет вид пятнышка, являющегося центральным максимумом дифракционной картины. Угловой размер пятнышка уменьшается с ростом диаметра оправы линзы.
При малом угловом расстоянии между светящимися точками их изображения сливаются. Если dl минимальное угловое расстояние, при котором точки воспринимаются раздельно, то разрешающей силой прибора называется . В частности для объектива .