Кіріспе

Сурет сапасының фокустан шығуы

Оптикада, фокустан шығу – суреттің нақты фокусқа келмеуінен туындайтын аберрация. Бұл аберрация камера, бейнекамера, микроскоп, телескоп немесе бинокль пайдаланған кез келген адамға белгілі. Оптикалық тұрғыдан, фокустан шығу – бұл фокус позициясының оптикалық ось бойымен анықтау бетінен ауытқуы. Жалпы, фокустан шығу суреттің айқындығы мен контрастын төмендетеді. Көріністегі қалыпты, жоғары контрастты жиектер біртіндеп жұмсарады. Суреттегі ұсақ бөлшектер бұлыңғыр болып көрінеді, тіпті көзге көрінбей де қалуы мүмкін. Сурет түсіретін барлық оптикалық құрылғылардың көбінде фокусты азайту және сурет сапасын жақсарту үшін фокусты реттеуге мүмкіндік беріледі.

Оптика және фотография саласында

Кескіннің бұлыңғырлау дәрежесі берілген мөлшердегі фокус ауытқуына линзаның f санына кері пропорционалды. Төмен f сандары, мысалы 2.8-ге дейін, дифокусқа өте сезімтал және өте аз тереңдікке ие. 16-32 диапазонындағы жоғары f сандары дифокусқа жоғары төзімді, сондықтан үлкен тереңдікке ие. f санының шекті жағдайы – 100-ден 1000-ға дейін жұмыс істейтін тесік камерасы, онда барлық нысандар тесік апертурасынан қашықтығына қарамастан дерлік фокуста болады. Бұл экстремалды тереңдікке қол жеткізудің құны – бейнелеу пленкасы немесе сенсорының өте әлсіз жарықтандырылуы, дифракциядан туындаған шектеулі ажыратымдылық және қозғалыс бұзылуынан бейне бұзылуына әкелетін өте ұзақ экспозиция уақыты. Рұқсат етілген дифокус мөлшері бейнелеу ортасының ажыратымдылығымен байланысты. Төмен ажыратымдылыққа ие бейнелеу чипі немесе пленкасы дифокусқа және басқа да аберрацияларға көбірек төзімді. Жоғары ажыратымдылық ортаның толық артықшылығын пайдалану үшін дифокус және басқа да аберрацияларды барынша азайту қажет. Дифокус Зернике полиномы түрінде модельделеді, онда – жарық толқынының ұзындығындағы дифокус коэффициенті. Бұл екі сфералық толқынның шыңдарында жанасқан және әртүрлі қисықтық радиустары бар арасындағы парабола тәрізді оптикалық жол айырмашылығына сәйкес келеді. Кейбір қолданыстарда, мысалы фазалық контрастты электронды микроскопияда, дифокус емес кескіндерде пайдалы ақпарат болуы мүмкін. Әртүрлі дифокус мәндерімен жасалған бірнеше кескіндер электрондық толқынның үш өлшемді кеңістіктегі қарқындылығын зерттеу үшін пайдаланылуы мүмкін, ал осы ақпараттан толқынның фазасын анықтауға болады. Бұл интерферометриялық емес фазаны қалпына келтірудің негізі. Дифокус емес кескіндерді пайдаланатын фазаны қалпына келтіру алгоритмдерінің мысалдары Герхберг-Сакстон алгоритмі және интенсивтілік теңдеуінің тасымалдануына негізделген әртүрлі әдістерді қамтиды.

Көрініс

Кездейсоқ әңгімеде көрудің кез келген нашарлауын сипаттау үшін "бұлыңғыр көру" термині қолданылуы мүмкін. Алайда, клиникалық жағдайда бұлыңғыр көру – бұл көз ішіндегі оптикалық фокус жоқтығының субъективті сезімі немесе қабылдауы, ол рефракциялық қателік деп аталады. Рефракциялық қателік мөлшері мен түріне байланысты бұлыңғыр көру әртүрлі болуы мүмкін. Төменде рефракциялық қателіктерден туындауы мүмкін бұлыңғыр кескіндердің мысалдары келтірілген: Көз кестесі арқылы көру қабілетін өлшеу арқылы бұлыңғыр көрудің дәрежесін бағалауға болады. Көбінесе бұлыңғыр көруді түзету линзалар арқылы көздің торлы қабығына жарық шоғырландыру арқылы жасалады. Мұндай түзетулер кейде ұлғайту немесе кішірею, бұрмалау, түс шеттері және тереңдік қабылдауының өзгеруі сияқты қосымша әсерлерге алып келуі мүмкін. Көзді тексеру кезінде пациенттің көру қабілеті түзетусіз, қазіргі түзетумен және рефракциядан кейін өлшенеді. Бұл оптометристке немесе офтальмологқа ("көз дәрігеріне") рефракциялық қателіктердің пациенттің көру сапасын қаншалықты шектеуін анықтауға мүмкіндік береді. 6/6 немесе 20/20 Снеллен көру қабілеті немесе ондық мәнінде 1.0 орташа адам үшін жақсы көру қабілеті болып саналады (жас ересектерде бұл көрсеткіш екі есеге жуық болуы мүмкін). Ең жақсы түзетілген көру қабілеті одан төмен болса, бұл рефракциялық қателікті түзетуден басқа көруге кедерілтесетін басқа да факторлар бар екенін көрсетеді.

Блюр дискісі

Оптикалық дифокус дұрыс емес түзету линзаларынан немесе жеткіліксіз бейімделуден, мысалы, көздің қартаюынан туындайтын пресбиопия сияқты жағдайлардан пайда болады. Жоғарыда айтылғандай, нүктелік көзден шыққан жарық сәулелері торлық қабаттағы бір ғана нүктеге шоғырланбай, көмескілік дискісі деп аталатын кішкентай жарық дискісіне таралады. Оның мөлшері оқушының диаметріне және дифокустың дәрежесіне байланысты, ал оны келесі теңдеу арқылы есептеуге болады: (d = диаметр градус бойынша көру бұрышы, p = оқушының диаметрі мм, D = дифокус диоптрияларда). Сызықтық жүйелер теориясында нүктелік кескін (яғни, көмескілік дискісі) нүктелік тарату функциясы (PSF) деп аталады. Торлық қабаттағы кескін – бұл фокусқа келген кескіннің PSF-пен конволюциясы арқылы алынады.