Aberracja rozogniskowania
| Aberracja optyczna |
|---|
 Rozogniskowanie
|
W optyce rozogniskowanie to aberracja polegająca na tym, że obraz jest po prostu nieostry . Ta aberracja jest znana każdemu, kto używał aparatu, kamery wideo, mikroskopu, teleskopu lub lornetki. Optycznie rozogniskowanie odnosi się do przesunięcia ogniska wzdłuż osi optycznej z dala od powierzchni wykrywania. Ogólnie rzecz biorąc , rozogniskowanie zmniejsza ostrość i kontrast obrazu . To, co powinno być ostre, krawędzie o wysokim kontraście w scenie stają się stopniowymi przejściami. Drobne szczegóły sceny są rozmyte lub nawet stają się niewidoczne. Prawie wszystkie urządzenia optyczne do tworzenia obrazu zawierają jakąś formę regulacji ostrości, aby zminimalizować rozogniskowanie i zmaksymalizować jakość obrazu.
W optyce i fotografii
Stopień rozmycia obrazu dla danej wartości przesunięcia ostrości zależy odwrotnie od liczby przysłony obiektywu . Niskie liczby przysłony, takie jak f /1,4 do f /2,8, są bardzo wrażliwe na rozmycie i mają bardzo małą głębię ostrości . Wysokie liczby przysłony, w f /16 do f /32, są wysoce odporne na rozogniskowanie, a co za tym idzie, zapewniają dużą głębię ostrości. Granicznym przypadkiem liczby f jest kamera otworkowa , działająca z prędkością od f /100 do f /1000, w którym to przypadku wszystkie obiekty są ostre prawie niezależnie od ich odległości od apertury otworkowej . Karą za osiągnięcie tak ekstremalnej głębi ostrości jest bardzo słabe oświetlenie kliszy obrazowej lub matrycy , ograniczona rozdzielczość spowodowana dyfrakcją oraz bardzo długi czas naświetlania , co stwarza potencjalną degradację obrazu spowodowaną rozmyciem ruchu .
Wielkość dopuszczalnego rozogniskowania jest związana z rozdzielczością nośnika obrazowania. Chip lub film o niższej rozdzielczości jest bardziej odporny na rozmycie i inne aberracje. Aby w pełni wykorzystać możliwości nośnika o wyższej rozdzielczości, należy zminimalizować rozogniskowanie i inne aberracje.
w Zernike'a jako , rozogniskowania w fal Odpowiada to różnicy dróg optycznych w kształcie paraboli między dwoma sferycznymi czołami fal , które są styczne w swoich wierzchołkach i mają różne promienie krzywizny .
W przypadku niektórych zastosowań, takich jak mikroskopia elektronowa z kontrastem fazowym , nieostre obrazy mogą zawierać przydatne informacje. Wiele obrazów zarejestrowanych z różnymi wartościami rozogniskowania można wykorzystać do zbadania, jak zmienia się intensywność fali elektronowej w przestrzeni trójwymiarowej, a na podstawie tych informacji można wywnioskować fazę fali. Jest to podstawa nieinterferometrycznego wyszukiwania fazy . Przykłady algorytmów odzyskiwania fazy, które wykorzystują rozogniskowane obrazy, obejmują algorytm Gerchberga-Saxtona i różne metody oparte na równaniu transportu intensywności .
w wizji
W swobodnej rozmowie termin „rozmycie” może być używany do opisania jakiegokolwiek zmniejszenia widzenia. Jednak w warunkach klinicznych niewyraźne widzenie oznacza subiektywne odczucie lub postrzeganie rozogniskowania optycznego w oku , zwanego błędem refrakcji . Rozmycie może wyglądać różnie w zależności od wielkości i rodzaju wady refrakcji. Poniżej przedstawiono kilka przykładów rozmytych obrazów, które mogą wynikać z wad refrakcji:
Stopień niewyraźnego widzenia można ocenić, mierząc ostrość wzroku za pomocą wykresu okulistycznego . Niewyraźne widzenie często koryguje się skupiając światło na siatkówce za pomocą soczewek korekcyjnych . Korekty te czasami mają niepożądane efekty, takie jak powiększenie lub zmniejszenie, zniekształcenie, kolorowe obwódki i zmieniona percepcja głębi. Podczas badania wzroku mierzona jest ostrość wzroku pacjenta bez korekcji, z aktualną korektą oraz po refrakcji . Dzięki temu optometrysta lub okulista („lekarz okulista”) może określić, w jakim stopniu błędy refrakcji wpływają na ograniczenie jakości widzenia pacjenta. Ostrość Snellena wynosząca 6/6 lub 20/20, lub jako wartość dziesiętna 1,0, jest uważana za ostrość widzenia dla przeciętnego człowieka (młodzi dorośli mogą mieć prawie dwukrotnie większą wartość). Najlepiej skorygowana ostrość niższa niż ta wskazuje, że istnieje inne ograniczenie widzenia poza korekcją wady refrakcji.
Dysk rozmycia
Nieostrość optyczna może wynikać z nieprawidłowych soczewek korekcyjnych lub niedostatecznej akomodacji , jak np. starczowzroczność starzejącego się oka. Jak wspomniano powyżej, promienie światła ze źródła punktowego nie są wtedy skupiane w jednym punkcie na siatkówce, ale są rozprowadzane na małym dysku światła, zwanym dyskiem rozmycia . Jego rozmiar zależy od rozmiaru źrenicy i stopnia rozogniskowania i jest obliczany za pomocą równania
( d = średnica w stopniach kąta widzenia, p = rozmiar źrenicy w mm, D = rozogniskowanie w dioptriach).
W teorii systemów liniowych obraz punktowy (tj. dysk rozmycia) nazywany jest funkcją rozproszenia punktu (PSF). Obraz siatkówkowy jest tworzony przez splot ostrego obrazu z PSF.
Zobacz też
- Smith, Warren J., Nowoczesna inżynieria optyczna , McGraw-Hill, 2000, rozdział 11, ISBN 0-07-136360-2