Нарийвчлал нь дүрслэлийн системийн объектын дэлгэрэнгүй мэдээллийг хуулбарлах чадвар бөгөөд ашигласан гэрэлтүүлгийн төрөл, мэдрэгчийн пикселийн хэмжээ, оптикийн чадвар зэрэг хүчин зүйлээс хамаарна. Сэдвийн нарийвчлал бага байх тусам линзний шаардлагатай нягтрал өндөр байх болно.
Шийдвэрлэх үйл явцын танилцуулга
Камерын зургийн чанар мэдрэгчээс хамаарна. Энгийнээр хэлбэл, дижитал дүрс мэдрэгч нь гэрэл мэдрэмтгий олон сая цэгүүдийг агуулсан камерын доторх чип юм. Камерын мэдрэгчийн хэмжээ нь зураг үүсгэхэд хэр их гэрэл ашиглахыг тодорхойлдог. Мэдрэгч нь том байх тусам илүү их мэдээлэл цуглуулах тусам зургийн чанар сайжирна. Ер нь дижитал камерууд зах зээлд 16мм, Супер 35мм, заримдаа 65мм хүртэл мэдрэгчийн хэмжээг сурталчилдаг.
Мэдрэгийн хэмжээ ихсэх тусам өгөгдсөн диафрагм дээр талбайн гүн багасах болно, учир нь илүү том мэдрэгч нь танд ойртохыг шаарддаг.объект эсвэл хүрээг дүүргэхийн тулд илүү урт фокусын уртыг ашиглана уу. Талбайн гүнийг ижил байлгахын тулд гэрэл зурагчин жижиг диафрагм ашиглах ёстой.
Хөрөг зураг авахдаа арын дэвсгэрийг бүдгэрүүлэхийн тулд энэ гүехэн талбайн гүн нь зүйтэй байж болох ч ландшафтын гэрэл зураг нь илүү гүн шаарддаг бөгөөд үүнийг авсаархан камерын уян диафрагмын хэмжээгээр авахад хялбар байдаг.
Мэдрэгч дээрх хэвтээ эсвэл босоо пикселийн тоог хуваах нь объект тус бүр нь хэр их зай эзэлдэгийг харуулах бөгөөд линзний шийдвэрлэх хүчийг үнэлэх, төхөөрөмжийн дижитал зургийн пикселийн хэмжээтэй холбоотой хэрэглэгчийн санаа зовоосон асуудлыг шийдвэрлэхэд ашиглаж болно. Эхлэх цэгийн хувьд системийн нарийвчлалыг юу хязгаарлаж болохыг ойлгох нь чухал.
Энэ мэдэгдлийг цагаан дэвсгэр дээрх хос дөрвөлжингийн жишээгээр харуулж болно. Хэрэв камерын мэдрэгч дээрх квадратуудыг хөрш зэргэлдээх пикселүүдтэй дүрсэлсэн бол тэдгээр нь хоёр тусдаа квадрат (1b) биш харин зураг (1a) дээр нэг том тэгш өнцөгт хэлбэрээр харагдах болно. Квадратуудыг ялгахын тулд тэдгээрийн хооронд тодорхой зай, дор хаяж нэг пиксел шаардлагатай. Энэ хамгийн бага зай нь системийн хамгийн дээд нарийвчлал юм. Үнэмлэхүй хязгаарыг мэдрэгч дээрх пикселийн хэмжээ болон тэдгээрийн тоогоор тодорхойлно.
Линзний шинж чанарыг хэмжих
Ээлжлэх хар ба цагаан квадратуудын хоорондын хамаарлыг шугаман хос гэж тодорхойлсон. Дүрмээр бол нарийвчлалыг давтамжаар тодорхойлдог.миллиметрээр хос шугамаар хэмжсэн - lp/mm. Харамсалтай нь линзний нягтрал нь см-ээр үнэмлэхүй тоо биш юм. Өгөгдсөн нарийвчлалтайгаар хоёр квадратыг тусдаа объект болгон харах чадвар нь саарал масштабын түвшингээс хамаарна. Саарал хуваарийн хоорондын зай болон орон зайн ялгаа их байх тусам эдгээр квадратуудыг шийдвэрлэх чадвар илүү тогтвортой болно. Саарал хуваарийн энэ хуваагдлыг давтамжийн ялгаа гэж нэрлэдэг.
Орон зайн давтамжийг лп/мм-ээр өгсөн. Ийм учраас lp/mm-ийн нарийвчлалыг тооцоолох нь линзийг харьцуулах, өгөгдсөн мэдрэгч болон хэрэглээний хамгийн сайн сонголтыг тодорхойлоход маш их хэрэгтэй байдаг. Эхнийх нь системийн нарийвчлалын тооцоолол эхэлдэг газар юм. Мэдрэгчээс эхлээд төхөөрөмж эсвэл бусад хэрэглээний шаардлагыг хангахын тулд ямар линзний үзүүлэлтүүд шаардлагатайг тодорхойлоход хялбар байдаг. Мэдрэгч Nyquist-ийн зөвшөөрөгдсөн хамгийн өндөр давтамж нь хоёр пиксел эсвэл нэг шугамын хос юм.
Системийн зургийн орон зайн нарийвчлал гэж нэрлэгддэг линзний нарийвчлалыг хос үүсгэхийн тулд Μm-ийн хэмжээг 2-оор үржүүлж, мм болгон хөрвүүлэхийн тулд 1000-д хуваах замаар тодорхойлж болно:
lp/мм=1000/ (2 X пиксел)
Илүү том пикселтэй мэдрэгч нь нягтралын хязгаар багатай байна. Дээрх линзний нягтралын томъёоны дагуу жижиг пикселтэй мэдрэгч илүү сайн ажиллана.
Идэвхтэй мэдрэгчийн хэсэг
Та объектын хамгийн дээд нарийвчлалыг тооцоолж болноүзэх. Үүнийг хийхийн тулд мэдрэгчийн хэмжээ, харах талбар, мэдрэгч дээрх пикселийн тоо зэрэг үзүүлэлтүүдийг хооронд нь ялгах шаардлагатай. Сүүлчийн хэмжээ нь камерын мэдрэгчийн идэвхтэй хэсгийн параметрүүдийг хэлдэг бөгөөд ихэвчлэн түүний форматын хэмжээгээр тодорхойлогддог.
Гэсэн хэдий ч пропорцууд нь талуудын харьцаанаас хамаарч өөр өөр байх ба мэдрэгчийн нэрлэсэн хэмжээг зөвхөн удирдамж болгон ашиглах ёстой, ялангуяа телецентрик линз болон өндөр өсгөлтийн хувьд. Линзний нягтралын туршилтыг хийхийн тулд мэдрэгчийн хэмжээг пикселийн хэмжээ болон идэвхтэй пикселийн тооноос шууд тооцоолж болно.
Хүснэгт нь маш түгээмэл хэрэглэгддэг мэдрэгч дээрх пикселийн хэмжээтэй холбоотой Nyquist хязгаарыг харуулж байна.
| Пикселийн хэмжээ (μм) | Хосолсон Nyquist хязгаар (lp / мм) |
| 1, 67 | 299, 4 |
| 2, 2 | 227, 3 |
| 3, 45 | 144, 9 |
| 4, 54 | 110, 1 |
| 5, 5 | 90, 9 |
Пикселийн хэмжээ багасах тусам холбогдох Nyquist хязгаар lp/mm пропорциональ хэмжээгээр нэмэгддэг. Объект дээр харагдах хамгийн бага шийдвэрлэх боломжтой цэгийг тодорхойлохын тулд харах талбайн мэдрэгчийн хэмжээтэй харьцааг тооцоолох шаардлагатай. Үүнийг мөн анхдагч нэмэгдэл гэж нэрлэдэг.(PMAG) систем.
PMAG системтэй холбоотой харилцаа нь зургийн зайны нягтралыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Ихэвчлэн програмыг зохиохдоо үүнийг lp/mm-ээр заагаагүй, харин микрон (мкм) эсвэл инчийн фракцаар заадаг. Та линзний нягтрал z-ийг сонгоход хялбар болгохын тулд дээрх томьёог ашиглан объектын эцсийн нарийвчлал руу хурдан шилжих боломжтой. Нэмэлт олон хүчин зүйл байдгийг санах нь зүйтэй бөгөөд дээрх хязгаарлалт нь олон хүчин зүйлийг харгалзан үзэж, тэгшитгэл ашиглан тооцоолоход төвөгтэй байдгаас хамаагүй бага алдаа гаргадаг.
Фокусын уртыг тооцоолох
Зургийн нягтрал нь түүний доторх пикселийн тоо юм. Хоёр хэмжээст, жишээлбэл, 640X480 гэсэн томъѐотой. Хэмжээ тус бүрээр тооцооллыг тусад нь хийж болох боловч энгийн байх үүднээс үүнийг нэг болгон багасгадаг. Зурган дээр үнэн зөв хэмжилт хийхийн тулд илрүүлэхийг хүссэн хамгийн жижиг талбай бүрт хамгийн багадаа хоёр пиксел ашиглах шаардлагатай. Мэдрэгчийн хэмжээ нь физик үзүүлэлтэд хамаарах бөгөөд дүрмээр бол паспортын өгөгдөлд заагаагүй болно. Мэдрэгчийн хэмжээг тодорхойлох хамгийн сайн арга бол түүн дээрх пикселийн параметрүүдийг харж, харьцаагаар үржүүлэх явдал бөгөөд энэ тохиолдолд линзний шийдвэрлэх хүч нь муу зураг авалтын асуудлыг шийддэг.
Жишээ нь, Basler acA1300-30um камер нь 3.75 x 3.75 um пикселийн хэмжээ, 1296 x 966 пикселийн нягтаршилтай. Мэдрэгчийн хэмжээ 3.75 µm x 1296 x 3.75µm x 966=4.86 x 3.62 мм.
Мэдрэгчийн формат нь физик хэмжээг илэрхийлдэг бөгөөд пикселийн хэмжээнээс хамаардаггүй. Энэ тохиргоог ашигланакамер ямар линзтэй тохирохыг тодорхойлох. Тэдгээрийг тааруулахын тулд линзний формат нь мэдрэгчийн хэмжээнээс их буюу тэнцүү байх ёстой. Хэрэв хамгийн бага харьцаатай линз ашиглавал зураг нь виньетийг мэдрэх болно. Энэ нь линзний форматын ирмэгийн гаднах мэдрэгчийн хэсгүүдийг харанхуйлахад хүргэдэг.
Пиксел ба камерын сонголт
Зураг дээрх объектуудыг харахын тулд хөрш зэргэлдээх пикселүүдтэй нийлэхгүйн тулд тэдгээрийн хооронд хангалттай зай байх ёстой, эс тэгвээс тэдгээр нь бие биенээсээ ялгагдахааргүй болно. Хэрэв объектууд тус бүр нэг пикселтэй бол тэдгээрийн хоорондох ялгаа нь дор хаяж нэг элемент байх ёстой бөгөөд үүний ачаар хоёр пикселийн хэмжээтэй хос шугам үүсдэг. Энэ нь камер болон линзний нягтралыг мегапикселээр хэмжих нь буруу байгаагийн нэг шалтгаан юм.
Системийн нарийвчлалын чадварыг шугамын хос давтамжаар тайлбарлахад илүү хялбар байдаг. Үүнээс үзэхэд пикселийн хэмжээ багасах тусам нягтрал нэмэгдэнэ, учир нь та жижиг дижитал элементүүд дээр жижиг объектуудыг байрлуулж, тэдгээрийн хоорондын зай бага байхаас гадна зураг авалтын объектуудын хоорондын зайг шийдэж чадна.
Энэ нь камерын мэдрэгч нь дуу чимээ болон бусад параметрүүдийг харгалзахгүйгээр объектыг хэрхэн илрүүлдэг хялбаршуулсан загвар бөгөөд хамгийн тохиромжтой нөхцөл юм.
MTF тодосгогч график
Ихэнх линз нь төгс оптик систем биш юм. Линзээр дамжин өнгөрөх гэрэл нь тодорхой хэмжээний доройтолд ордог. Үүнийг хэрхэн дүгнэх вэ гэдэг л асуудалдоройтол? Энэ асуултад хариулахын өмнө "модуляци" гэсэн ойлголтыг тодорхойлох шаардлагатай. Сүүлийнх нь өгөгдсөн давтамж дахь тодосгогч линзийн хэмжүүр юм. Өөр өөр хэмжээ, давтамжийн (зайны) нарийвчилсан модуляци эсвэл тодосгогчийг тодорхойлохын тулд линзээр авсан бодит ертөнцийн зургуудад дүн шинжилгээ хийхийг оролдож болно, гэхдээ энэ нь маш боломжгүй юм.
Харин оронд нь цагаан ба бараан өнгийн хос шугамын модуляц эсвэл тодосгогчийг хэмжих нь илүү хялбар байдаг. Тэдгээрийг тэгш өнцөгт тор гэж нэрлэдэг. Тэгш өнцөгт долгионы торны шугамын интервал нь линзийн модуляц эсвэл тодосгогч функц болон нягтралыг см-ээр хэмждэг давтамж (v) юм.
Хамгийн их гэрэл нь гэрлийн зурвасаас, хамгийн бага нь бараан туузаас тусна. Хэрэв гэрлийг тодоор (L) хэмжвэл модуляцийг дараах тэгшитгэлийн дагуу тодорхойлж болно:
модуляци=(Lmax - Lmin) / (Lmax + Lmin), Үүнд: Lmax нь сараалж дээрх цагаан зураасны хамгийн их тод байдал, Lmin нь бараан зураасны хамгийн бага тод байдал юм.
Модуляцийг гэрлээр тодорхойлох үед тодосгогчийг хэмжихийн тулд цайвар ба бараан зурвасын гэрэлтүүлгийн харьцааг авдаг тул үүнийг ихэвчлэн Мишельсоны тодосгогч гэж нэрлэдэг.
Жишээ нь, тодорхой давтамж (v) ба модуляцын дөрвөлжин долгионы сараалжтай, линзээр дамжин энэ сараалжаас туссан бараан ба цайвар хэсгүүдийн хоорондох өвөрмөц ялгаа байдаг. Зургийн модуляц, улмаар линзний тодосгогчийг өгөгдсөн давтамжийн хувьд хэмждэгбаар (v).
Модуляцын шилжүүлгийн функц (MTF) нь зургийн M i модуляцийг өдөөлт (объект) M o модуляцид хуваасан байдлаар тодорхойлогддог., дараах тэгшитгэлд харуулсны дагуу.
|
MTF (v)=M i / M 0 |
USF туршилтын торыг 98% тод лазер цаасан дээр хэвлэсэн. Хар лазер принтерийн хорны тусгал нь ойролцоогоор 10% байдаг. Тэгэхээр M 0-ийн утга 88% байна. Гэхдээ кино хүний нүдтэй харьцуулахад илүү хязгаарлагдмал динамик хүрээтэй байдаг тул M 0 нь үндсэндээ 100% эсвэл 1 байна гэж үзэхэд гэмгүй. Тэгэхээр дээрх томьёо нь дараахь зүйл рүү буцна. энгийн тэгшитгэл:
|
MTF (v)=Mi |
Тиймээс өгөгдсөн сараалжтай давтамжийн (v) MTF лен нь зүгээр л линзээр хальсан дээр буулгах үед хэмжсэн торны модуляц (Mi) юм.
Микроскопын нарийвчлал
Микроскопын объективийн нарийвчлал нь нүдний харааны талбар дахь өөр объект гэж ялгагдах боломжтой хоёр ялгаатай цэгийн хоорондох хамгийн богино зай юм.
Хэрэв хоёр цэг таны нягтралаас илүү ойрхон байвал тэдгээр нь бүдэг бадаг харагдах ба байрлал нь буруу байх болно. Микроскоп нь өндөр томруулалтыг санал болгож болох ч линз нь чанар муутай бол үүнээс үүдэн гарсан муу нарийвчлал нь зургийн чанарыг доройтуулна.
Доор нь Abbe тэгшитгэл, хаана тогтоолмикроскопын объектын хүч z нь ашигласан гэрлийн долгионы уртыг 2-т (объективын тоон нүх) хуваасантай тэнцүү шийдвэрлэх чадал юм.
Хэд хэдэн элементүүд микроскопын нарийвчлалд нөлөөлдөг. Өндөр өсгөлтөөр тохируулсан оптик микроскоп нь бүдгэрсэн дүрсийг үүсгэж болзошгүй ч энэ нь линзний хамгийн дээд нарийвчлалтай хэвээр байна.
Линзний дижитал апертур нь нягтралд нөлөөлдөг. Микроскопын объективийн шийдвэрлэх чадвар нь линзний гэрлийг цуглуулж, объектоос тодорхой зайд байгаа цэгийг шийдвэрлэх чадварыг илтгэдэг тоо юм. Линзээр шийдэж болох хамгийн жижиг цэг нь цуглуулсан гэрлийн долгионы уртыг диафрагмын тоон тоонд хуваасантай пропорциональ байна. Иймээс илүү их тоо нь линзийн харааны талбар дахь маш сайн цэгийг илрүүлэх чадварт нийцдэг. Линзний тоон апертур нь мөн оптик гажилтын засварын хэмжээнээс хамаарна.
Телескопын линзний нарийвчлал
Гэрлийн юүлүүртэй адил дуран нь нүхний талбайтай пропорциональ гэрэл цуглуулах чадвартай тул энэ шинж чанар нь гол линз юм.
Хүний нүдний харанхуйд зохицсон хүүхэн харааны диаметр нь ердөө 1 см-ээс бага, хамгийн том оптик дурангийн диаметр нь 1000 сантиметр (10 метр) тул хамгийн том дуран нь цуглуулгаас нэг сая дахин том юм. хүний нүднээс илүү талбай.
Тийм ч учраас дурангууд хүнээс илүү бүдэг биетүүдийг хардаг. Мөн цахим илрүүлэгч мэдрэгч ашиглан олон цагийн турш гэрэл хуримтлуулах төхөөрөмжтэй болоорой.
Дурангийн үндсэн хоёр төрөл байдаг: линз дээр суурилсан рефрактор ба толинд суурилсан тусгал. Толин тусгал нь тунгалаг байх албагүй тул том дуран нь тусгал юм. Телескопын толь нь хамгийн нарийн хийцүүдийн нэг юм. Гадаргуу дээрх зөвшөөрөгдөх алдаа нь хүний үсний өргөний 1/1000 орчим буюу 10 метр нүхээр дамжина.
Толь унжрахгүйн тулд том зузаан шилэн хавтангаар хийдэг байсан. Өнөөгийн толь нь нимгэн, уян хатан боловч компьютерийн удирдлагаар эсвэл өөр аргаар сегментчилж, компьютерийн удирдлагаар зэрэгцүүлдэг. Одон орон судлаачийн зорилго нь бүдэг биетүүдийг олохоос гадна тэдгээрийн нарийн ширийн зүйлийг харах явдал юм. Дэлгэрэнгүйг таньж мэдэх түвшинг нягтрал гэж нэрлэдэг:
- Тодорхой зураг=муу нягтаршил.
- Цэвэр зураг=сайн нягтаршил.
Гэрэл болон дифракц гэж нэрлэгддэг үзэгдлийн долгионы шинж чанараас шалтгаалан телескопын толин тусгал эсвэл линзний диаметр нь дурангийн диаметртэй харьцуулахад түүний эцсийн нарийвчлалыг хязгаарладаг. Энд байгаа нарийвчлал нь таних боломжтой хамгийн жижиг өнцгийн нарийн ширийн зүйлийг хэлнэ. Жижиг утгууд нь зургийн маш сайн нарийвчлалтай тохирч байна.
Радио дуран нь сайн нарийвчлалтай байхын тулд маш том хэмжээтэй байх ёстой. Дэлхийн агаар мандал ньтурбулент ба бүдэгрүүлдэг телескопын зураг. Газрын одон орон судлаачид аппаратын хамгийн дээд нарийвчлалд хүрэх нь ховор. Одод агаар мандлын үймээн самуунтай нөлөөг алсын хараа гэж нэрлэдэг. Энэхүү үймээн самуун нь оддыг "анивчдаг". Эдгээр агаар мандлын бүдэгрэлээс зайлсхийхийн тулд одон орон судлаачид сансарт дуран хөөргөх юм уу тогтвортой агаар мандлын нөхцөл бүхий өндөр ууланд байрлуулдаг.
Параметр тооцооны жишээ
Canon линзний нягтралыг тодорхойлох өгөгдөл:
- Пикселийн хэмжээ=3.45 мкм x 3.45 мкм.
- Пиксел (H x V)=2448 x 2050.
- Хүссэн харах талбар (хэвтээ)=100 мм.
- Мэдрэгчийн нарийвчлалын хязгаар: 1000/2x3, 45=145 лп / мм.
- Мэдрэгчийн хэмжээ:3.45x2448/1000=8.45 мм3, 45x2050/1000=7.07 мм.
- PMAG:8, 45/100=0.0845 мм.
- Линзний нягтралыг хэмжих: 145 x 0.0845=12.25 лп/мм.
Үнэндээ эдгээр тооцоолол нь нэлээд төвөгтэй боловч мэдрэгчийн хэмжээ, пикселийн формат, ажлын зай, харагдацын талбарт үндэслэн мм-ээр дүрс үүсгэхэд тусална. Эдгээр утгыг тооцоолсноор таны зураг болон хэрэглээний хамгийн сайн линзийг тодорхойлно.
Орчин үеийн оптикийн асуудлууд
Харамсалтай нь мэдрэгчийн хэмжээг хоёр дахин нэмэгдүүлэх нь линзэнд нэмэлт асуудал үүсгэдэг. Зургийн линзний өртөгт нөлөөлдөг гол үзүүлэлтүүдийн нэг бол формат юм. Том формат мэдрэгчтэй линзийг зохион бүтээх нь шаардлагатайолон тооны бие даасан оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь илүү том байх ёстой бөгөөд системийн дамжуулалт илүү хатуу байх ёстой.
Хязгаарлагдмал пикселийн нягтаршилтай ижил үзүүлэлтүүдийг ашиглах боломжгүй байсан ч 1" мэдрэгчтэй линз нь ½" мэдрэгчтэй харьцуулахад тав дахин үнэтэй байдаг. Хэрхэн хийхээс өмнө зардлын бүрэлдэхүүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. линзний шийдвэрлэх хүчийг тодорхойлох.
Оптик дүрслэл өнөөдөр арван жилийн өмнөхөөс илүү олон сорилттой тулгарч байна. Тэдгээрийн ашиглаж буй мэдрэгч нь илүү өндөр нарийвчлалтай байх шаардлагатай бөгөөд форматын хэмжээг нэгэн зэрэг жижигрүүлж, томруулж, пикселийн хэмжээ багассаар байна.
Өмнө нь оптик дүрслэх системийг хэзээ ч хязгаарлаж байгаагүй бол өнөөдөр хязгаарлаж байна. Ердийн пикселийн хэмжээ 9 μм орчим байдаг бол илүү нийтлэг хэмжээ нь 3 μм орчим байдаг. Цэгийн нягтралыг 81 дахин нэмэгдүүлсэн нь оптик төхөөрөмжид сөргөөр нөлөөлсөн бөгөөд ихэнх төхөөрөмжүүд сайн ч линз сонгох нь урьд өмнөхөөсөө илүү чухал болсон.
