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光学において、焦点外れとは、画像の焦点が合っていない収差のことです。この収差は、カメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、望遠鏡、双眼鏡を使用したことがある人なら誰でもよく知っています。光学的には、焦点外れとは、光軸に沿って焦点が検出面から遠ざかることを指します。一般に、焦点外れにより、画像の鮮明度とコントラストが低下します。シーン内の鮮明でコントラストの高いエッジであるべきものが、緩やかな遷移になります。シーンの細かいディテールがぼやけたり、見えなくなったりします。ほぼすべての画像形成光学デバイスには、焦点外れを最小限に抑え、画像品質を最大化するために、何らかの形の焦点調整が組み込まれています。
光学と写真
焦点シフト量に対する画像のぼやけの程度は、レンズのF値に反比例します。f /1.4にf /2.8は焦点ずれに非常に敏感で、焦点深度が非常に浅い。f /16からf /32の範囲では、焦点ずれに対する耐性が非常に高く、その結果、焦点深度が深くなります。F値の限界はピンホールカメラで、おそらくf /100からf /1000 の場合、ピンホール開口部からの距離に関係なく、すべてのオブジェクトに焦点が合います。この極端な焦点深度を実現すると、イメージングフィルムまたはセンサーでの照明が非常に暗くなり、回折により解像度が制限され、露出時間が非常に長くなり、モーション ブラーによる画像品質の低下が発生する可能性があります。
許容される焦点ずれの量は、画像媒体の解像度に関係します。解像度の低い画像チップまたはフィルムは、焦点ずれやその他の収差に対してより許容度が高くなります。高解像度の媒体を最大限に活用するには、焦点ずれやその他の収差を最小限に抑える必要があります。
デフォーカスはゼルニケ多項式形式で としてモデル化されます。ここで は光の波長におけるデフォーカス係数です。これは、頂点で接線をなし、異なる曲率半径 を持つ2 つの球面波面間の放物線形状の光路差に対応します。
位相差 電子顕微鏡などの一部のアプリケーションでは、焦点がぼけた画像に有用な情報が含まれている場合があります。さまざまな焦点のぼけ値で記録された複数の画像を使用して、3 次元空間での電子波の強度の変化を調べ、この情報から波の位相を推測できます。これが、非干渉位相回復の基礎です。焦点がぼけた画像を使用する位相回復アルゴリズムの例には、 Gerchberg–Saxton アルゴリズムや、強度輸送方程式に基づくさまざまな方法があります。
ビジョンの中で
日常会話では、ぼやけ という言葉は視力の低下を表すのに使われます。しかし、臨床の場では、ぼやけた視界は、屈折異常と呼ばれる、眼球内の光学的な焦点がぼけているという主観的な経験または知覚を意味します。ぼやけは、屈折異常の量と種類によって異なって見える場合があります。以下は、屈折異常によって生じるぼやけた画像の例です。
ぼやけた視界の程度は、視力検査表で視力を測定して評価できます。ぼやけた視界は、矯正レンズで網膜に光の焦点を合わせることで矯正されることがよくあります。これらの矯正には、拡大または縮小、歪み、色縞、奥行き知覚の変化などの望ましくない影響が出ることがあります。目の検査では、矯正なし、現在の矯正、屈折後の患者の視力を測定し、これにより検眼士または眼科医(「眼科医」) は、屈折異常が患者の視力の質を制限するのにどの程度影響しているかを判断できます。スネレン視力6/6 または 20/20、または小数値 1.0 は、平均的な人間の鮮明な視力と見なされます (若い成人ではそのほぼ 2 倍の数値になることがあります)。最大矯正視力がそれより低い場合は、屈折異常の矯正以外に視力の制限があることを示しています。
ぼかしディスク
光学的焦点ぼけは、例えば老眼のような、不適切な矯正レンズや不十分な調節によって生じることがあります。前述のように、点光源からの光線は網膜上の一点に焦点を合わせるのではなく、ぼかしディスクと呼ばれる小さな光の円盤に分散されます。そのサイズは瞳孔サイズと焦点ぼけの量によって決まり、次の式で計算されます。
（d = 視角での直径、p = 瞳孔の大きさ（mm）、D = 焦点ずれ（ジオプター））。[1]
線形システム理論では、点像（つまりぼやけた円盤）は点像分布関数（PSF）と呼ばれます。網膜像は焦点の合った像とPSFの 畳み込みによって得られます。
参照
参考文献
ウィキメディア・コモンズには、ぼやけた画像に関連するメディアがあります。
- スミス、ウォーレン J.、現代の光工学、マグロウヒル、2000年、第11章、ISBN 0-07-136360-2