Являются ли фокус и разрешающая способность оптически эквивалентными?

Ни одна линза (даже теоретически идеальная копия задуманной конструкции) с реальной толщиной не фокусирует весь падающий на нее свет на одинаковое расстояние.¹ Таким образом, если часть света, отраженного с определенного расстояния, оказывается в фокусе, то же расстояние будет сфокусировано немного дальше или немного ближе к объективу.

Хотя первичная и вторичная зеркальные поверхности зеркальной линзы не имеют реальной толщины, поскольку отражающее вещество нанесено на переднюю часть зеркала, подавляющее большинство зеркальных линз также имеют преломляющие элементы на оптическом пути. Существует также проблема, заключающаяся в том, что, как и в случае с рефракционными линзами, зеркала в таких линзах не изготавливаются в соответствии с идеальной теоретической формой их конструкции. Зеркальные линзы более высокого класса, когда-то предлагаемые такими компаниями, как Nikon и Zeiss, оказались намного ближе, чем нынешние бюджетные модели. Вместо параболических зеркал, которые сложнее и дороже изготовить, большинство зеркальных объективов имеют сферические зеркала, объединенные с асферической пластиной переднего корректора, которая также служит для предотвращения (большей части) пыли от попадания в объектив и поддержки вторичного зеркала в середине передней части объектива.

Линзы с хорошей коррекцией способны сфокусировать большую часть света, отраженного от конкретного объекта на определенном расстоянии, с меньшим разбросом расстояний, чем линзы с плохой коррекцией. То, что мы называем «точкой фокуса», — это когда мы располагаем линзу так, чтобы свет от единственного точечного источника проецировался на плоскость изображения как можно меньшего круга размытия.

Этот кружок размытия часто называют кружком нерезкости . Если CoC достаточно мал, для наших глаз он выглядит как острие. По мере того, как CoC становится больше, в конце концов он становится достаточно большим, чтобы наши глаза могли сказать, что это не одна точка. Вот почему вещи, которые могут выглядеть четкими на отпечатке изображения 4x6, могут выглядеть очень резкими, но те же самые вещи на отпечатке того же изображения 16x24 могут выглядеть размытыми при просмотре с того же расстояния. Второй отпечаток увеличен в 4 раза по сравнению с первым, поэтому размер круга размытия , проецируемый на датчик или пленку, должен быть в 1/4 больше, чтобы выдержать увеличение в 4 раза.

В современную цифровую эпоху просмотр пикселей заставил традиционные способы расчета приемлемого CoC устареть. Когда вы смотрите на 24-мегапиксельное изображение со 100-процентным увеличением на 24-дюймовом HD-мониторе, вы видите увеличенный фрагмент размером примерно 60x40 дюймов! дюймах, на которых основано большинство расчетов CoC.

По мере увеличения диаметра линз разница в расстоянии фокусировки между световыми лучами от одного точечного источника света, попадающими в центр линзы, и световыми лучами от того же точечного источника, попадающими на край линзы, фокусируется со все большей разницей в глубине. . Также увеличивается разница между световыми волнами на разных длинах волн. Даже дешевые зеркальные линзы, как правило, очень хорошо справляются с хроматической аберрацией, потому что преломляющие элементы на оптическом пути имеют относительно низкую преломляющую способность. Но им, как правило, трудно сфокусировать весь свет от одного точечного источника, падающего на разные части линзы, на одинаковую глубину позади линзы. Размер наименьшего круга размытия, который объектив может создать от точечного источника света, в значительной степени определяет резкость объектива..

Оптически: для конкретной точки изображения «низкая разрешающая способность» — это то же самое, что и «размытый фокус»?

Эффект аналогичен для сцен с довольно равномерной яркостью, не содержащих зеркальных бликов, но природа круга размытия от каждого точечного источника света часто будет различаться для двух случаев.

Если причиной размытия является потеря фокусировки с хорошо откорректированным объективом, круг размытия будет распространять свет, попадающий на края объектива, почти так же, как он распространяет свет, попадающий в центр объектива. Размытие будет довольно однородным по яркости и цвету от центра к краю размытия, при этом центр будет ярче, а края — тусклее.

Если причиной размытия является линза с «низкой разрешающей способностью», то при незначительном смещении фокуса линзы часть света, падающего на одну часть линзы, на самом деле может быть больше сфокусирована, поскольку часть света от того же точечного источника при попадании в другие части объектива размытие еще больше. Это приводит к неравномерному размытию. Края могут быть ярче и четче, чем центр, или размытие может иметь некруглую форму, например, то, что мы называем комой . С зеркальными линзами это усугубляется блокировкой самого центра линзы, которая вообще не позволяет никакому наиболее коллимированному свету от точечных источников, находящихся на расстоянии менее бесконечности, попасть в линзу. Это делает размытие объектов не в фокусе похожими на пончики с дыркой в ​​центре.

_{¹ Возможно, теоретически совершенный лазерный луч с одной длиной волны, идеально проходящий через центр оптической оси собирающей линзы, мог бы это сделать, но как тогда можно сказать, что такой единственный луч света не в фокусе? В любом случае он будет хорошо попадать только в один пиксель.}