디포커스 수차

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v t 광학적 수차
디포커스 기울이다 구면 수차 난시 혼수상태 왜곡. 페츠발장 곡률 색수차

광학에서 디포커스(defocus)는 영상이 단순히 초점이 맞지 않는 수차입니다.카메라, 비디오 카메라, 현미경, 망원경, 쌍안경을 사용해 본 사람이라면 누구나 이 수차를 잘 알 수 있다.광학적으로 디포커스란 검출면에서 떨어진 광축을 따라 포커스가 이동하는 것을 말합니다.일반적으로 디포커스는 이미지의 선명도와 명암을 감소시킵니다.장면에서 날카롭고 대비가 높은 가장자리는 점진적인 전환이 됩니다.장면의 미세한 디테일이 흐릿해지거나 보이지 않게 됩니다.거의 모든 화상 형성 광학 디바이스는 포커스를 최소화하고 화질을 최대화하기 위해 어떤 형태의 초점 조정을 포함하고 있습니다.

광학 및 사진 분야

주어진 포커스 시프트의 양에 대한 이미지의 흐림 정도는 렌즈 f-번호에 반비례합니다.f/1.4 ~ f/2.8과 같은 낮은 f-number는 디포커스에 매우 민감하며 초점 깊이가 매우 얕다.f/16 ~ f/32 범위의 높은 f-number는 디포커스에 대한 내성이 높기 때문에 초점 깊이가 크다.f-number로 제한되는 경우는 아마도 f/100에서 f/1000으로 작동하는 핀홀 카메라로, 이 경우 모든 물체는 핀홀 구멍으로부터의 거리에 관계없이 초점이 맞춰집니다.이 초점 깊이를 최대로 하는 것의 단점은, 이미징 필름 또는 센서에서의 매우 어두운 조명, 회절에 의한 제한적인 해상도, 모션 블러에 의한 화상 열화의 가능성을 가져오는 매우 긴 노광 시간입니다.

허용되는 디포커스의 양은 영상 매체의 분해능과 관련이 있습니다.저해상도 이미징 칩 또는 필름은 디포커스 및 기타 이상에 대해 내성이 더 높습니다.더 높은 분해능 매체를 최대한 활용하려면 포커스 및 기타 이상을 최소화해야 합니다.

디포커스는 Zernike 다항식 형식으로${\displaystyle }$(${\displaystyle {2\rho 2\mathrm{}}^{}}$- ${\displaystyle 1}$)$${$displaystyle a$(2$\rho$^{$2}-1$로 모델링됩니다. $여기$서 {$displaystyle$ a$}$는$$빛의 파장의 디포커스 계수입니다.이는 정점에서 접선하고 곡률 반경이 다른 두 개의 구형 파동 사이의 포물선 모양의 광 경로 차이에 해당합니다.

위상 대비 전자 현미경 검사와 같은 일부 애플리케이션의 경우 초점이 맞지 않는 영상에 유용한 정보가 포함될 수 있습니다.다양한 디포커스 값으로 기록된 복수의 화상을 이용해 3차원 공간에서 전자파의 강도가 어떻게 변화하는지를 조사할 수 있으며, 이 정보로부터 파상의 위상을 추정할 수 있다.이것은 비간섭 위상 검색의 기본입니다.디포커스된 이미지를 사용하는 위상 검색 알고리즘의 예로는 Gerchberg-Saxton 알고리즘과 강도 전달 방정식에 기초한 다양한 방법이 있다.

인비전

일상적인 대화에서 흐릿하다는 용어는 시력 저하를 나타내는 데 사용될 수 있습니다.그러나 임상 환경에서 흐릿한 시력은 굴절 오류라고 불리는 눈 안의 광학 디포커스에 대한 주관적인 경험 또는 인식을 의미합니다.굴절 오차의 양과 유형에 따라 흐릿한 부분이 다르게 나타날 수 있습니다.다음은 굴절 오류로 인해 발생할 수 있는 흐릿한 이미지의 몇 가지 예입니다.

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흐릿한 시력의 정도는 아이차트로 시력을 측정하여 평가할 수 있습니다.흐릿한 시력은 종종 수정렌즈로 망막에 빛을 집중시킴으로써 교정된다.이러한 보정은 확대 또는 축소, 왜곡, 색 테두리, 깊이 인식 변경 등 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있습니다.시력검사 중 환자의 시력은 교정 없이 전류 보정과 굴절 후 측정됩니다.이를 통해 검안사 또는 안과 의사("안과")는 환자의 시력을 제한하는 굴절 오류의 정도를 확인할 수 있습니다.6/6 또는 20/20의 Snellen 예리도 또는 10진수 값 1.0은 평균 인간의 날카로운 시력으로 간주된다(젊은 성인은 그 값의 거의 두 배를 가질 수 있다).가장 잘 보정된 날카로움이 그보다 낮다는 것은 굴절 오차의 보정 이외에 시력에 또 다른 한계가 있다는 것을 나타냅니다.

흐릿한 디스크

광학 디포커스는 예를 들어 노안으로 인한 노안과 같이 잘못된 교정 렌즈 또는 불충분한 조절로 인해 발생할 수 있습니다.위에서 말한 것처럼, 점원으로부터의 광선은 망막의 한 점에 집중되지 않고, 블러 디스크라고 불리는 빛의 작은 원반 안에 분산됩니다.그것의 크기는 동공의 크기와 디포커스 양에 따라 다르며, 다음 식에 의해 계산된다.

${\displaystyle d=0.057pD}$

(d = 직경(시야각), p = 동공 크기(mm), D = 디포커스(디옵터)).^[1]

선형 시스템 이론에서 점 이미지(즉, 블러 디스크)를 점 확산 함수(PSF)라고 합니다.망막 영상은 초점 영상을 PSF와 합성하여 얻을 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 보케
• 디포커스로부터의 형상

레퍼런스

• Smith, Warren J., Modern Optical Engineering, McGrow-Hill, 2000, 11장 ISBN0-07-136360-2