Defokus aberasyonu

Optikte, bulanıklaşma, (odaksızlık problemi), defokus aberasyonu (ingilizce: defocus aberration) olarak ifade edilen basitçe görüntünün odak dışı olduğu bulanık hale geldiği optik sapmaları ifade eder . Bu optik aberasyon sorunu ile, kamera, video kamera, mikroskop, teleskop veya dürbün kullanan herkes karşılaşır. Optik olarak, odak bulanıklığı, odaklamanın optik eksen boyunca algılama yüzeyinden uzağa çevrilmesi anlamına gelir. Genel olarak, bulanıklaştırma görüntünün keskinliğini ve kontrastını azaltır. Bir sahnede keskin olması gerekliliktir, bu yüksek kontrastlı kenarlar kademeli geçişler halinde olur. Ancak bu problemde sahnedeki ince ayrıntılar bulanıklaşır ve hatta görünmez hale gelir. Neredeyse tüm görüntü oluşturan optik aygıtlar, odaksızlık problemini en aza indirmek ve görüntü kalitesini en üst düzeye çıkarmak için bir tür odak ayarı içerir.

Belirli bir odak kaydırma miktarı için görüntü bulanıklığının derecesi, lensin f-sayısı ile ters orantılıdır. Böyle için 2.8 gibi düşük f-sayıları, bulanıklaştırma karşı çok hassastır ve çok sığ olan odak derinlikleridir . 16 ila 32 aralığındaki yüksek f sayıları, odak bulanıklığına karşı oldukça toleranslıdır ve sonuç olarak büyük odak derinliklerine sahiptir. f-sayının sınırlayıcı durumuna örnek, belki 100 ila 1000 arasında çalışan bu durumda, tüm nesneler, iğne deliği açıklığından uzaklıklarına bakılmaksızın neredeyse odakta olan iğne deliği kamerasıdır . Burada aşırı odak derinliğini elde etmenin cezası, görüntüleme filminde veya sensörde çok loş aydınlatma, kırınım nedeniyle sınırlı çözünürlük ve hareket bulanıklığı nedeniyle görüntü bozulması potansiyelini ortaya çıkaran çok uzun pozlama süresidir .

İzin verilen bulanıklaştırma miktarı, görüntüleme ortamının çözünürlüğü ile ilgilidir. Daha düşük çözünürlüklü bir görüntüleme çipi veya filmi, bulanıklaştırma ve diğer sapmalara karşı daha toleranslıdır. Daha yüksek çözünürlüklü bir ortamdan tam olarak yararlanmak için odak ve diğer sapmalar en aza indirilmelidir.

Odaklanma, Zernike polinom formatında şu şekilde modellenmiştir: , burada ışığın dalga boylarındaki bulanıklık katsayısıdır. Bu, köşelerinde teğet olan ve farklı eğrilik yarıçaplarına sahip iki küresel dalga cephesi arasındaki parabol şeklindeki optik yol farkına karşılık gelir.

Faz kontrastlı elektron mikroskobu gibi bazı uygulamalar için, odaklanmamış görüntüler faydalı bilgiler içerebilir. Elektron dalgasının yoğunluğunun üç boyutlu uzayda nasıl değiştiğini incelemek için çeşitli defokus değerleriyle kaydedilen çoklu görüntüler kullanılabilir ve bu bilgilerden dalganın fazı çıkarılabilir. Bu, interferometrik olmayan faz alımının temelidir. Odaklanmamış görüntüleri kullanan faz alma algoritmalarının örnekleri arasında Gerchberg-Saxton algoritması ve yoğunluk aktarımı denklemine dayanan çeşitli yöntemler bulunur.

Bulanık görmenin kapsamı, bir göz çizelgesi ile görme keskinliği ölçülerek değerlendirilebilir. Bulanık görme genellikle ışığı düzeltici lenslerle retinaya odaklayarak düzeltilir. Bu düzeltmelerin bazen büyütme veya küçültme, bozulma, renk saçakları ve değişen derinlik algısı gibi istenmeyen etkileri olabilir. Bir göz muayenesi sırasında hastanın keskinliği, düzeltme yapılmadan, mevcut düzeltmeleriyle ve kırılmadan sonra ölçülür. Bu, optometrist veya göz doktorunun ("göz doktoru"), kırma kusurlarının hastanın görme kalitesini sınırlamada oynadığı boyutu belirlemesine olanak tanır. 6/6 veya 20/20 Snellen keskinliği veya ondalık değer 1.0 olarak, ortalama bir insan için keskin görüş olarak kabul edilir (genç yetişkinlerde bu değerin yaklaşık iki katı olabilir). En iyi düzeltilmiş keskinlik bundan daha düşüktür , bu görmede kırma kusurunun düzeltilmesinin ötesinde başka bir sınırlamanın olduğunun bir göstergesidir.

Optik odak dışı yanlış düzeltici lensler veya örn yaşlanmadan dolayı presbiyopi gibi sorunlardan kaynaklı yetersiz göz rahatlığı optik odaksızlık problemi sorununa neden olabilir. Yukarıda belirtildiği gibi, bu hallerde bir nokta kaynaktan gelen ışık ışınları retina üzerinde tek bir noktaya odaklanmaz, bulanıklık diski adı verilen küçük bir ışık diskinde dağıtılır. Boyutu, gözbebeği boyutuna ve bulanıklaştırma miktarına bağlıdır ve denklem ile hesaplanır.

Doğrusal sistemler teorisinde, nokta görüntüsü (yani bulanıklık diski), nokta yayılma fonksiyonu (PSF) olarak adlandırılır. Retina görüntüsü, odaktaki görüntünün PSF ile konvolüsyonu ile verilir.