Desenfoque aberración - Defocus aberration
| Aberración óptica |
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 Desenfocar
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En óptica , el desenfoque es la aberración en la que una imagen simplemente está desenfocada . Esta aberración es familiar para cualquiera que haya utilizado una cámara, videocámara, microscopio, telescopio o binoculares. Ópticamente, el desenfoque se refiere a una traslación del enfoque a lo largo del eje óptico alejándose de la superficie de detección. En general, el desenfoque reduce la nitidez y el contraste de la imagen . Lo que deberían ser bordes nítidos y de alto contraste en una escena se convierten en transiciones graduales. Los detalles finos de la escena se ven borrosos o incluso se vuelven invisibles. Casi todos los dispositivos ópticos de formación de imágenes incorporan alguna forma de ajuste de enfoque para minimizar el desenfoque y maximizar la calidad de la imagen.
En óptica y fotografía
El grado de desenfoque de la imagen para una determinada cantidad de cambio de enfoque depende inversamente del número f de la lente . Los números f bajos, como f /1.4 af /2.8, son muy sensibles al desenfoque y tienen poca profundidad de enfoque . Los números f altos, en el rango de f / 16 af / 32, son muy tolerantes al desenfoque y, en consecuencia, tienen grandes profundidades de enfoque. El caso límite en el número f es la cámara estenopeica , que opera quizás a f / 100 af / 1000, en cuyo caso todos los objetos están enfocados casi independientemente de su distancia desde la apertura estenopeica . La penalización por lograr esta profundidad de enfoque extrema es una iluminación muy tenue en la película o el sensor de imagen , una resolución limitada debido a la difracción y un tiempo de exposición muy largo , lo que presenta el potencial de degradación de la imagen debido al desenfoque de movimiento .
La cantidad de desenfoque permitido está relacionada con la resolución del medio de imagen. Un chip o película de imágenes de menor resolución tolera mejor el desenfoque y otras aberraciones. Para aprovechar al máximo un medio de mayor resolución, se debe minimizar el desenfoque y otras aberraciones.
El desenfoque se modela en formato polinomial de Zernike como , donde es el coeficiente de desenfoque en longitudes de onda de luz. Esto corresponde a la diferencia de trayectoria óptica en forma de parábola entre dos frentes de onda esféricos que son tangentes en sus vértices y tienen diferentes radios de curvatura .
Para algunas aplicaciones, como la microscopía electrónica de contraste de fase , las imágenes desenfocadas pueden contener información útil. Se pueden usar múltiples imágenes grabadas con varios valores de desenfoque para examinar cómo varía la intensidad de la onda de electrones en el espacio tridimensional, y de esta información se puede inferir la fase de la onda. Ésta es la base de la recuperación de fase no interferométrica . Ejemplos de algoritmos de recuperación de fase que utilizan imágenes desenfocadas incluyen el algoritmo de Gerchberg-Saxton y varios métodos basados en la ecuación de transporte de intensidad .
En vision
En una conversación informal, el término borrosidad se puede utilizar para describir cualquier reducción de la visión. Sin embargo, en un entorno clínico, la visión borrosa significa la experiencia subjetiva o la percepción del desenfoque óptico dentro del ojo , llamado error de refracción . El desenfoque puede aparecer de manera diferente según la cantidad y el tipo de error de refracción. Los siguientes son algunos ejemplos de imágenes borrosas que pueden resultar de errores de refracción:
La extensión de la visión borrosa se puede evaluar midiendo la agudeza visual con una tabla optométrica . La visión borrosa a menudo se corrige enfocando la luz en la retina con lentes correctivos . Estas correcciones a veces tienen efectos no deseados que incluyen aumento o reducción, distorsión, franjas de color y percepción de profundidad alterada. Durante un examen de la vista, la agudeza del paciente se mide sin corrección, con su corrección actual y después de la refracción . Esto permite al optometrista u oftalmólogo ("médico de los ojos") determinar el grado en que los errores refractivos limitan la calidad de la visión del paciente. Una agudeza de Snellen de 6/6 o 20/20, o como valor decimal 1.0, se considera visión nítida para un humano promedio (los adultos jóvenes pueden tener casi el doble de ese valor). La agudeza mejor corregida más baja que eso es una indicación de que existe otra limitación para la visión más allá de la corrección del error de refracción.
El disco borroso
El desenfoque óptico puede resultar de lentes correctivos incorrectos o de una acomodación insuficiente , como, por ejemplo, en la presbicia del ojo envejecido. Como se dijo anteriormente, los rayos de luz de una fuente puntual no se enfocan en un solo punto de la retina, sino que se distribuyen en un pequeño disco de luz, llamado disco borroso . Su tamaño depende del tamaño de la pupila y la cantidad de desenfoque, y se calcula mediante la ecuación
( d = diámetro en grados del ángulo visual, p = tamaño de la pupila en mm, D = desenfoque en dioptrías).
En la teoría de sistemas lineales , la imagen puntual (es decir, el disco de desenfoque) se denomina función de dispersión de puntos (PSF). La imagen retiniana viene dada por la convolución de la imagen enfocada con el PSF.
Ver también
Referencias
- Smith, Warren J., Ingeniería óptica moderna , McGraw – Hill, 2000, Capítulo 11, ISBN 0-07-136360-2
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