Главная страница » Фотографическая оптика


Наконец, после второго интегрирования получаем синусоидальный сигнал (рис. III, 14, в):

F2 (ЛГ, х') =-Ц- [- cos 2kNx + - cos (3 - 2kNx) -

- jlCos(5.2tuV)...J = 00

=-V S cos [(2* -2) 27c vl

He останавливаясь на других возможных способах определения ФПМ объективов, укажем лишь, что в некоторых случаях, например при испытании фотографических материалов, пользуются способом непосредственного определения ФПМ, микрофотометрированием изображений П-образных (прямоугольных) решеток разных частот с последующим перерасчетом полученного значения Tnp(N) для прямоугольной решетки для значения Tem(N)9 соответствующего, синусоидальной решетке: -

Гсвн Ю = [Гпр (ЛГ) + -L гпр (3Nf) - -L Гпр (5ЛГ) +

+ y7W7a0----; (111,103)

Это выражение иногда называют формулой Кольтмана.

За последние годы накопился расчетный и экспериментальный материал по определению ФПМ объективов различных оптических характеристик и разного назначения. Эти данные будут нами приводиться при описании свойств некоторых конкретных объективов. Приведем здесь для иллюстрации функцию передачи модуляции одного из лучших любительских фотообъективов - объектива Мир-1 (см. рис. III, 15) (/ = 37 мм; 1 : 2,8; 2w =60°) для точек поля 0; 10 и 20 мм. Представленные кривые являются иллюстрацией лишь одной из возможных форм представления результатов измерений.

Могут применяться и другие формы представления, позволяющие выделить некоторые выбранные свойства объектива при пренебрежении другими, менее интересными. Например, если рассматривать свойства изображения для одной частоты решетки, то можно построить графики, устанавливающие координаты точек в пространстве изображений, в которых величина Г(ЛГ) имеет максимальное значение; по оси абсцисс откладываются расстояния от нулевой плоскости, а по оси ординат - от центра поля; кривые строятся для меридионального М и сагиттального С сечений отдельно. Подобные графики удобны для оценки астигматизма и кривизны поля, но ничего не говорят о величинах контраста и глубине резкости (рис. III, 16).

5. Качество изображения системы объектив-приемник. Понятие качество оптического изображения является весьма широким и емким,



в рамках которого не укладывается ни один из предложенных критериев. Более 30 лет назад, когда в оптику были перенесены понятия и методы общей теории связи, казалось, что новый подход к оценке оптического изображения и действия оптических приборов радикально приблизит нас к установлению универсальных и объективных критериев этих качеств. Однако применение общей теории связи в оптике лишь расширило наше понимание проблемы обнаружения и опознавания объектов и деталей в изображении, а в основу оценки последнего была положена функция передачи модуляции оптической системы.


V W 60 80 гоо/6

Рис. III, 15. Функции передачи модуляция объектива Мир-1 для точек поля 0, 10 20 мм (--меридиональное сечение; - сагиттальное сечение)

0 О,/ А,мм.

Рис. III, 16. Зависимость положения плоскости максимального контрао

та гмакс W> от Рас* стояния / от центра поля

Оптическая система стала рассматриваться как фильтр невысоких пространственных частот, так как она дает изображение решеток с частотой, не превышающей частоты, соответствующей разрешающей силе системы.

Свойства фотографического слоя, электронно-оптического преобразователя и других приемников изображений также оказалось возможным (при введении некоторых ограничений) рассматривать при помощи функций передачи модуляции. Зернистая структура фотографического слоя и других приемников изображений рассматривается как оптический шум. В качестве характеристики зернистости может служить ее спектр пространственных частот. Существенно упростилась оценка оптического действия сложной (многозвенной) системы: если известны функции передачи модуляции ее элементов, например системы объектив - приемник, то общая ФПМ всей системы может быть получена простым перемножением ординат элементарных характеристик:

Т(N) = Г, (N) Та(/V)... Тп (ЛГ) , (III, 104)

В последнем свойстве проявляется основное достоинство этого метода.

В свете новых представлений были даже сделаны попытки развенчать классический критерий - разрешающую силу, - игнорируя



тот факт, что последняя отнюдь не противоречит этим новым представлениям: разрешающая сила объектива является той предельной пространственной частотой, при которой величина коэффициента передачи модуляции достигает предельно малых значений. Таким образом, классический критерий качества изображения -разрешающая сила - по-прежнему оказался пригодным для характеристик различения и распознавания предельно малых деталей объектов. Для оценки возможности распознавания объектов разных размеров необходимо знание оптических свойств объектива в широком спектре пространственных частот - необходимо знание его ФПМ.

Вместе с тем и этот критерий не является однозначным: можно иметь два объектива с близкими и даже одинаковыми кривыми ФПМ, но с существенно различными оптическими качествами. Например, два кинопроекционных объектива с различным качеством хроматической коррекции их аберраций могут обладать одинаковыми ФПМ в белом свете; между тем визуальное рассмотрение проекций изображений миры этими объективами обнаружит различие в хроматической окраске изображаемых деталей.

И все же достаточно глубокие выводы могут быть сделаны непосредственно из анализа функции передачи модуляции. Если, например, характеристика объектива А на низких частотах выше характеристики объектива В, то объектив А будет более резко, чем объектив 5, воспроизводить крупные детали.

Иногда оба объектива могут обладать одинаковой разрешающей силой, но иметь существенйо различный вид графиков ФПМ, т. е. обладать разными контрастами изображений в диапазоне частот, меньших предельных.

Напрашивается есте~гвенное и необходимое условие, которому должен удовлетворять объектив: объектив должен обладать возможно высокими коэффициентами передачи модуляций в пределах того диапазона частот, в котором он работает с данным приемником изображений.

Предложены различные способы количественной оценки качества объектива одним числом. Например, было предложено производить оценку оптической системы с помощью предельной частоты N\ (рис. III, 17); определяемой линией TtC9 ограничивающей такую же площадь TiCNu что и действительная кривая Л; кривая С имеет постоянный коэффициент передачи модуляции, равный его значению 7\ при нулевой частоте. Однако такой способ оценки в принципе, очевидно, также недостаточен; на том же рисунке проведена кривая ФПМ, относящаяся к некоторому другому объективу В, которая ограничивает такую же площадь, как и кривые Л и С, и, следовательно, дает ту же самую величину N\. Вместе с тем, очевидно, кривые А и В характеризуют разные качества объективов: для частот больших N\ коэффициенты передачи модуляций, определяемые кривой В, оказываются более высокими.

Было предложено использовать в качестве критерия пространственную частоту ЛГ2, при которой коэффициент передачи контраста объектива снижается до предельного значения Т2, еще обеспечивающего совместно с приемником возможность воспроизведения деталей объекта




Яндекс.Метрика