طراحان لنز از واژه (MTF ( Modulation Transfer Function برای توضیح عملکرد لنز بخصوص توضیح رابطه پیچیده رزولوشن ( تفکیک پذیری ) و کنتراست ( تباین ) استفاده می کنند .سازندگان لنز رویکردهای متقاوتی در این زمینه دارند . بعنوان مثال ، شرکت زایس به حداکثر رزولوشن در لنزهای خود توجه دارد در صورتی که لنزهای شرکت لایکا به داشتن کنتراست بالا شهره اند.
رزولوشن و کنتراست
رزولوشن و کنتراست از هم قابل تفکیک نمی باشند . به خطوط متناوب فکر کنید : خط سیاه ، خط سفید ، خط سیاه و الی آخر . آنچه این خطوط متناوب را از هم متمایز می کند ، کنتراست است . اگر رنگ خطوط سیاه را روشن تر و رنگ خطوط سفید را تیره تر کنیم ، آنگاه نمی توانیم آنها را از هم تشخیص دهیم . به عبارت دیگر : ” اگر خطی سفید بر روی کاغذی سفید رسم کنیم کنتراستی وجود نداشته در نتیجه رزولوشن ( تفکیک پذیری ) هم نخواهیم داشت . ” در واقع بحث از رزولوشن بدون درنظر گرفتن کنتراست بی معنی است .
رزولوشن را معمولاً بصورت ” خطوط در میلیمتر L/mm ” یا ” زوج خطوط در میلیمتر LP/mm ” اندازه می گیرند . این دو روش با هم تفاوت دارند . عموماً مهندسین از روش ” خطوط در میلیمتر” استفاده می کنند زیرا بدرستی فرض می کنند برای داشتن یک خط سیاه بایستی یک خط سفید هم داشته باشیم . اما عکاسان تا این حد سخت گیر نیستند و روش ” زوج خطوط در میلیمتر ” را بکار می برند . توجه داشته باشید هنگام محاسبه L/mm دو برابر LP/mm می باشد .
نکته بعدی اینست که رزولوشن کمیت علمی قابل شمارش نمی باشد . مفهوم رزولوشن در افراد مختلف و حتی در زمان های مختلف ، متفاوت است . یک مشاهده گر ممکن است در یک آزمایش 50L/mm را تشخیص دهد اما دیگری ممکن است در همین آزمایش 45L/mm یا حتی 55L/mm را تشخیص دهد . درصد خطایی برابر با 10 درصد برای یک مشاهده گر یکسان و در زمان یکسان کاملاً طبیعی است . اگر پارامترهای دیگر مانند خطای فوکوس راهم در نظر بگیریم ، آنگاه احتمال بروز خطای 30 درصد قابل پیش بینی است .
همچنین می توان براحتی ثابت نمود که کیفیت واقعی تصویر ایجاد شده توسط یک لنز فقط به میزان رزولوشن اندازه گیری شده بستگی ندارد . به همین دلیل است که در صنعت اپتیک ، عملکرد لنزها را با منحنی MTF بررسی می کنند .
منحنی MTF مربوط به لنز Canon 50mm F/1.4
تعریف MTF
قبل از اینکه به نحوه تفسیر منحنی MTF بپردازیم بهتر است تعریفی از MTF بدست دهیم .
لنز ایده آل لنزی است که 100 درصد نور وارد شده به آن را انتقال دهد ، اما هیچ لنزی ایده آل نیست و افت نور وجود دارد . اگر میزان افت نور را بر اساس کنتراست اندازه گیری کنیم ، آن را مدولاسیون کنتراست ( Modulation of Contrast) می نامند . بعبارت دیگر افت کنتراست اندازه گیری
می شود . ( مدولاسیون را در اینجا می توان همان اختلاف یا افت در نظر گرفت ) . این افت کنتراست را در فرکانس های مختلف اندازه می گیرند . به زبان ساده ، تعداد خطوط کنتراست در صفحه آزمایش از صفر تا 100 زوج خطوط در میلیمتر اندازه گیری می شود .
در منحنی MTF بالا ، محور عمودی دارای اعداد 0 تا 1 می باشد که خلاصه شده اعداد 0 تا 100 هستند . بنابراین عدد 0.1 یعنی 10 درصد کنتراست ، عدد 0.5 نشانگر 50 درصد کنتراست و عدد 1 نشانگر 100 درصد کنتراست می باشد .
محور افقی منحنیMTF بر حسب میلیمتر بوده و بیانگر فاصله از مرکز تصویر به سمت لبه های آن می باشد . بعبارت دیگر عدد صفر درمحور افقی نشاندهنده مرکز لنز و عدد 20 نشاندهنده 20 میلیمتر فاصله جانبی از مرکز لنز است .
بنابراین هرچه نقطه ای بر روی منحنی به سمت بالاتر باشد انتقال کنتراست بالاتر است و هر چه نقطه منحنی از مرکز فاصله بگیرد انتقال کنتراست در لبه های تصویر نیز انجام می شود .
در منحنی MTF ، خطوط آبی و مشکی رنگ نازک و ضخیم و همچنین خطوط ممتد و منقطع دیده می شوند . در مجموع 8 نوع خط در یک منحنی MTF وجود دارد که توضیح آن ها بشرح زیر است :
– خطوط ضخیم اندازه گیری در رزولوشن پایین یا 10LP/mm و خطوط نازک اندازه گیری در رزولوشن بالا یا 30LP/mm می باشند .
– خطوط مشکی بیانگر اندازه گیری در بازترین دیافراگم و خطوط آبی رنگ بیانگر اندازه گیری در F/8 می باشند .
– خطوط ممتد بیانگر اندازه گیری Meridional ( نصف النهاری ) و خطوط منقطع بیانگر اندازه گیری Sagittal ( سهموی ) می باشند .
تعریف خطوط نصف النهاری و سهموی بشرح زیر می باشد :
مجموعه ای از خطوط ظریف تکرار شونده به موازات قطر یک قاب 35 میلیمتری که دقیقاً از مرکز ناحیه تصویر عبور می کند را خطوط سهموی و مجموعه ای از خطوط که با خطوط سهموی زاویه 90 درجه می سازند ، را خطوط نصف النهاری می نامند . در منحنی های MTF شرکت کانن معمولاً از حرف S برای خطوط سهموی و از حرف M برای خطوط نصف النهاری استفاده می شود . ( به شکل زیر توجه کنید).
نکاتی برای تفسیر منحنی MTF
– هرچه موقعیت خطوط ضخیم ( 10LP/mm ) بالاتر باشد ، قابلیت لنز در تولید کنتراست بالاتر خواهد بود .
– هرچه موقعیت خطوط نازک ( 30LP/mm ) بالاتر باشد ، قدرت تفکیک پذیری و در نتیجه شارپنس لنز بالاتر خواهد بود .
– توجه داشته باشید خطوط مشکی رنگ در بازترین حالت لنز و خطوط آبی رنگ بیانگر دیافراگم F/8 می باشد بنابراین هرچه فاصله این مجموعه خطوط از هم کمتر باشد عملکرد لنز در حالت باز بهتر خواهد بود . در لنزهای عالی ، خطوط آبی و مشکی رنگ بسیار نزدیک به هم می باشند .
– بطور کلی اگر موقعیت خطوط ضخیم مربوط به یک لنز بالاتر از عدد 0.8 در منحنی باشد آن لنز را می توان لنزی با کیفیت بسیار خوب در نظر گرفت . بالاتر از 0.6 عملکرد رضایت بخش و پایین تر از 0.6 هم بهرحال پایین تر از رضایت بخش می باشد .
منحنی MTF می تواند میزان بوکه ( Bokeh ) یک لنز را نیز تعیین کند . اصطلاح بوکه اصطلاحی ژاپنی است که بیانگر عملکرد لنز در نواحی خارج از فوکوس می باشد. بعضی از لنزها نواحی خارج از فوکوس را به شکل دلپذیری تولید می کنند . تفسیر این پدیده در محنی MTF بعهده موقیعت خطوط نصف النهاری و سهموی می باشد. در واقع هرچه این خطوط به هم نزدیکتر باشند بوکه زیباتری خواهیم داشت .
از خطوط نصف النهاری و سهموی برای تعیین و ارزیابی آستیگماتیسم و مقدار خمیدگی لنز نیز استفاده می شود که از حوصله این مقاله خارج است .
اکنون نمی توانید با ملاحظه منحنی MTF لنزهای مختلف تا حد زیادی عملکرد لنز را مورد ارزیابی قرار دهید . توجه داشته باشید که لنزهای تله فتو بطور کلی مشخصات بهتری در این رابطه نسبت به لنزهای واید دارند و نباید آن ها را با هم مقایسه نمایید .