Просветление объективов

MTF

Резкость объектива – одна из его главных характеристик. Не резкий объектив, даже если он подходит по всем остальным характеристикам, обычно мало кому нужен. Однако чаще всего объектив мы оцениваем довольно просто: если резкость фотографий нас устраивает, то про такой объектив мы говорим «резкий» или «очень резкий», если не всегда устраивает – значит объектив «не очень резкий», а если резкость совсем не нравится – то такой объектив зарабатывает нелестный эпитет «не резкий» или «мыльный». Однако такой метод оценки резкости излишне субъективен – у каждого свои требования к оптике, и своя мерка качества изображения. Ведь кому-то нужно, чтобы при съемке на профессиональные пленки и печати на профессиональном оборудовании резкость отпечатков 20х30 или 30х40 была идеальна не только в центре, но и по краям кадра. Другому же – вполне достаточно, чтобы минилабные отпечатки 10х15 были просто яркими и четкими. Поэтому, чтобы объективы можно было сколько-нибудь объективно сравнить между собой, было придумано немало методик и показателей, иной раз совершенно искусственных. С одной из таких характеристик – разрешающей способностью объектива при фотографировании контрастной миры на полностью открытой диафрагме – фотолюбители нашей страны хорошо знакомы.

На сегодняшний день наиболее информативно оценить и сравнить оптическое качество объективов можно при помощи графиков их частотно-контрастных характеристик (ЧКХ). Метод частотно-контрастных характеристик (или MTF – Modular Transfer Function – функция передачи пространственной модуляции) заключается в исследовании потерь информации при сравнении различных тест-объектов и их изображений, даваемых объективом. В качестве тестовых объектов принято применять «миры», состоящие из наборов параллельных темных линий одинаковой ширины и светлых промежутков такой же ширины между ними. Количество штрихов, умещающихся по ширине на 1 миллиметре изображения миры, называется ее разрешением, а отношение отражающей способности темных полос и светлых промежутков между ними – контрастом миры. Исследование MTF обычно производится с применением нескольких мир – например миры низкого разрешения (10 линий на 1мм) и миры высокого разрешения (30 линий на 1мм). Встречаются и более информативные варианты с использованием большего ассортимента мир.

Смысл тестирования оптики при измерении частотно-контрастных характеристик – исследование степени падения контраста изображения, создаваемого объективом, в сравнении с оригиналом. Если объектив очень хороший, то изображение мало чем отличается от оригинала и по резкости, и по контрасту, а значит значение MTF такого объектива всегда будет близким к 1 (или к 100%, что одно и то же). При падении резкости изображение будет выглядеть более размытым, то есть потеряет контраст и четкость. На графиках ЧКХ отображается зависимость падения контраста изображения на разном удалении от ценра кадра при максимальном относительном отверстии и на диафрагме 8, отдельно для радиального расположения штрихов миры (сагиттальная ориентация) и случая, когда штрихи миры расположены перпендикулярно радиусу (тангенциальная ориентация). В случае зумов семейства графиков MTF строятся для нескольких значений фокусных расстояний.

Теперь немного о том, как интерпретировать графики. Если значения MTF близки к 100%, то объектив будет исключительно резким и контрастным. Качества объективов, имеющих этот параметр на уровне 70-80% и выше, вполне достаточно для большинства работ профессионального уровня. Ну а объектив, чей график опускается ниже 30%-отметки, можно покупать лишь в том случае, если вы в дальнейшем собираетесь печатать только фотографии 10х15см в минилабе. Высокие значения ЧКХ, полученные для миры с высоким разрешением, говорят о том, что даже при значительных увеличениях изображение будет достаточно резким, не «поплывет». Близкие к 100% показатели MTF для миры с низким разрешением свидетельствуют о высокой контрастности объектива. Если при хороших показателях низкочастотной MTF график MTF для миры с высоким разрешением лежит в области низких значений, то исследуемый объектив при хорошем контрасте имеет проблемы с резкостью изображения при больших увеличениях (хотя фотографии небольших форматов будут смотреться отлично). Если высокие значения MTF объектив показывает не только в центре изображения («0» по шкале), но и на расстоянии 10-12мм от него, то резкость такого объектива будет хороша на значительной площади кадра. Ну а если график MTF «доползает» до отметки 15-20мм без резких «обрывов» вниз, то резкость будет, что называется, «от края до края». Чем ближе друг к другу проходят графики MTF для сагиттальной и тангенциальной ориентаций миры, тем лучше у этого объектива исправлен астигатизм, а следовательно – более естественным и «мягким» будет размытие изображения в зоне нерезкости. Ну и, наконец, из сравнения семейств графиков характеристик объектива при максимальном относительном отверстии и задиафрагмированного до f/8, можно сделать вывод о том, насколько его диафрагмирование повышает резкость изображения.

При сравнении разных объективов по их графикам MTF стоит помнить, что процедура тестирования у разных производителей не стандартизована. Да и графики параметра есть в проспектах далеко не всех производителей оптики. Поэтому сколько-нибудь достоверную информацию можно почерпнуть лишь из сравнения объективов одного производителя. Впрочем, есть и варианты для любителей сравнивать оптику разных марок. В сети Интернет доступно немало веб-страничек с результатами внушающих большее или меньшее доверие независимых тестов оптики. Наиболее известная из них – японская www. photodo. com (на английском языке). Но графики ЧКХ – это далеко не исчерпывающая информация об объективе. Самая главная характеристика любого объектива – это изображение, которое он дает. Изображение может устраивать или не устраивать, нравиться или не нравиться, причем совершенно независимо от графиков. Поэтому результатами различных тестирований и отзывами владельцев стоит руководствоваться лишь при предварительном выборе оптики. Ну а окончательное решение о покупке объектива желательно принимать исходя, в первую очередь, из собственных впечатлений.

Просветление объективов

Еще в 30-х – 40-х годах XX века одной из немаловажных характеристик хорошего объектива было, как это ни странно сейчас звучит, минимальное количество границ стекло-воздух. Чем меньше у объектива было оптических компонентов (компонентом называется отдельно стоящая линза или нескольких склеенных вместе линз), тем меньше было потерь, связанных с отражением света при прохождении границы стекло-воздух. А эти потери, если внимательно подсчитать, оказывались в многолинзовых конструкциях довольно значительными. При преодолении каждой границы стекло-воздух отражается порядка 4-7% света (в зависимости от марки стекла). Соответственно, для 6-линзового объектива Planar 50мм 1: 2, линзы которого собраны в 4 компонента (8 поверхностей воздух-стекло), показатель пропускания света оказывался порядка 65%, а у Sonnar`а 50мм 1: 2, имевшем тоже 6 линз, но собранных в 3 компонента (6 границ воздух-стекло) – ближе к 75%. То есть получалось, что при одинаковой светосиле объектив с меньшим количеством групп линз давал ощутимо более яркое изображение. Но падение светопропускания объектива, требовавшее увеличения экспозиции при съемке, было далеко не самым неприятным эффектом. Ведь свет, отражаясь от поверхностей линз, никуда не исчезает. Многократно переотразившись, до половины «пропавшего» света в итоге все-таки попадает на пленку. Однако в построении полезного изображения этот свет не участвует, создавая на пленке дополнительную равномерную засветку – «вуаль». Вследствие этой засветки, наиболее заметной в случае наличия в кадре больших светлых участков или источников света, контрастность изображения сильно падает, картинка теряет сочность и «бриллиантовость», становясь малоконтрастной, серой, вялой и невыразительной. Кроме того, даже в случае применения более контрастной пленки, светорассеяние приводит к полному исчезновению деталей в тенях изображения. И это была серьезная проблема даже для объективов тех лет, состоявших, как правило, всего из 3-4 компонентов.

Среди нынешних зум-объективов конструкции, состоящие из 15-20 линз, собранных в 10-15 компонентов – явление распостраненное. Однако эти конструкции могли остаться лишь теоретическими разработками, если бы не изобретение промышленных технологий нанесения просветляющих покрытий на поверхность линз. Ведь кому нужен объектив, использующий для построения полезного изображения лишь 5-10% света, и имеющий светорассеяние на уровне 30-40%?

Просветление линз явилось решением этой проблемы. Принцип действия просветляющего покрытия основан на интерференционных эффектах падающего и отраженного света в прозрачной пленке толщиной 1/4 длины волны, имеющей коэффициент преломления света ниже, чем у стекла. Просветляющее покрытие состоит из одной или нескольких пленок толщиной 0. 00010-0. 00015мм, наносимых на поверхность каждой линзы напылением в вакууме. Уже однослойное просветление позволяет уменьшить коэффициент отражения с 4-7% до 1-2%, а многослойное (в зависимости от количества слоев) – до 0. 2-0. 5%.

Просветленный объектив имеет не только значительно лучшие показатели светопропускания, но и (что даже более важно! ) – лучшую контрастность за счет снижения паразитного светорассеяния. Поэтому подавляющее большинство послевоенных объективов имеет просветление.

Многослойное просветление, широко используемое ведущими производителями оптики с начала 70-х годов, еще выше подняло планку параметров светопропускания и светорассеяния оптики. Из ныне выпускаемой оптики даже самые сложные многоэлементные объективы имеют коэффициент светопропускания не хуже 70-75% при минимальном светорассеянии. Большинство фирм, выпускающих фотографическую оптику, самостоятельно разрабатывает свои особые технологии рассчета и нанесения просветляющих покрытий, обладающих самыми совершенными характеристиками. У ведущих фирм параметры просветляющих покрытий рассчитываются отдельно для каждой линзы каждого объектива, ведь только таким образом можно обеспечить идентичную (или по крайней мере – близкую) цветопередачу всех объективов линейки. Обозначения «T*» на оправах объективов Carl Zeiss и «SMC» на объективах Pentax указывают как раз на наличие такого просветления. Аналогичные системы рассчета ахроматических многослойных просветляющих покрытий применяют и остальные ведущие производители оптики, давая им особые «фирменные» названия (например SSC – Super-Spectra Coating – у Canon, или SIC – Super Integrated Coating – у Nikon), а иногда – просто называя их «мультипросветлением» (Leica) или «ахроматическим покрытием» (Minolta). Многослойное ахроматическое просветление оптики уже давно стало нормой, поэтому большинство производителей даже не упоминают об этом в надписи на оправе объектива.