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, una videocámara, un microscopio, un telescopio o unos binoculares. Ópticamente, el desenfoque se refiere a una traslación del foco 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 del enfoque para minimizar el desenfoque y maximizar la calidad de la imagen.
El grado de desenfoque de la imagen para una determinada cantidad de cambio de enfoque depende inversamente del número f del objetivo . Los números f bajos, comof /1,4ay2.8, son muy sensibles al desenfoque y tienen profundidades de enfoque muy bajas . Los números f altos, en ely16 ay32, son muy tolerantes al desenfoque y, en consecuencia, tienen grandes profundidades de enfoque. El caso límite en cuanto a número f es la cámara estenopeica , que opera a quizásy100 ay1000, en cuyo caso todos los objetos están enfocados casi independientemente de su distancia desde la abertura del orificio estenopeico . La desventaja de lograr esta profundidad de enfoque extrema es una iluminación muy tenue en la película o el sensor de imágenes , una resolución limitada debido a la difracción y un tiempo de exposición muy prolongado , lo que genera la posibilidad 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 imagen de menor resolución es más tolerante al desenfoque y otras aberraciones. Para aprovechar al máximo un medio de mayor resolución, el desenfoque y otras aberraciones deben minimizarse.
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 utilizar múltiples imágenes registradas con varios valores de desenfoque para examinar cómo varía la intensidad de la onda electrónica en el espacio tridimensional y, a partir de esta información, se puede inferir la fase de la onda. Esta es la base de la recuperación de fase no interferométrica . Algunos 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 una conversación informal, el término visión borrosa se puede utilizar para describir cualquier reducción de la visión. Sin embargo, en un entorno clínico, la visión borrosa significa la experiencia o percepción subjetiva de un desenfoque óptico dentro del ojo , llamado error refractivo . La visión borrosa puede verse de forma diferente según la cantidad y el tipo de error refractivo. Los siguientes son algunos ejemplos de imágenes borrosas que pueden resultar de errores refractivos:
El grado de 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 correctivas . Estas correcciones a veces tienen efectos no deseados, como aumento o reducción, distorsión, franjas de color y percepción de profundidad alterada. Durante un examen ocular, se mide la agudeza del paciente 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 de refracción influyen en la limitación de 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 una visión nítida para un ser humano promedio (los adultos jóvenes pueden tener casi el doble de ese valor). Una agudeza mejor corregida inferior a esa es una indicación de que existe otra limitación de la visión más allá de la corrección del error de refracción.
El desenfoque óptico puede ser resultado de lentes correctoras incorrectas 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 de desenfoque . Su tamaño depende del tamaño de la pupila y de 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). [1]
En la teoría de sistemas lineales , la imagen puntual (es decir, el disco borroso) se denomina función de dispersión de puntos (PSF). La imagen retiniana se obtiene mediante la convolución de la imagen enfocada con la PSF.
