¿El enfoque y la potencia de resolución son ópticamente equivalentes?

Ninguna lente (incluso una copia teóricamente perfecta del diseño previsto) con grosor real enfoca toda la luz que ingresa a la misma distancia.¹ Entonces, si parte de la luz reflejada desde una distancia específica está enfocada, parte de la luz reflejada desde la misma distancia se enfocará un poco más lejos o un poco más cerca de la lente.

Aunque las superficies de los espejos primario y secundario de una lente de espejo no tienen un grosor real porque la sustancia reflectante se aplica al frente del espejo, la gran mayoría de las lentes de espejo también tienen elementos refractivos en el camino óptico. También existe el problema de que, al igual que con las lentes refractivas, los espejos de dichas lentes no se fabrican con la forma teórica perfecta de su diseño. Las lentes de espejo de gama alta que alguna vez ofrecieron Nikon y Zeiss se acercaron mucho más que la tarifa actual de gama baja. En lugar de tener espejos parabólicos que son más difíciles y costosos de hacer bien, la mayoría de las lentes de espejo tienen espejos esféricos que se combinan con una placa correctora frontal asférica que también sirve para mantener (la mayoría) el polvo fuera de la lente y para sostener el espejo secundario en el centro de la parte frontal de la lente.

Los lentes bien corregidos pueden enfocar la mayor parte de la luz reflejada por un sujeto específico a una distancia específica en una variación menor de distancias que los lentes menos corregidos. Lo que llamamos el 'punto de enfoque' es cuando tenemos la lente colocada de modo que la luz de una sola fuente puntual se proyecte en el plano de imagen en un círculo borroso tan pequeño como sea posible.

Este círculo borroso a menudo se llama círculo de confusión . Si un CoC es lo suficientemente pequeño, parece una punta afilada a nuestros ojos. A medida que el CoC crece, eventualmente se vuelve lo suficientemente grande como para que nuestros ojos puedan decir que no es un solo punto. Esta es la razón por la cual las cosas que pueden verse nítidas en una impresión de 4x6 de una imagen pueden verse muy nítidas, pero las mismas cosas en una impresión de 16x24 de la misma imagen pueden verse borrosas cuando se ven desde la misma distancia. La segunda impresión se amplía 4X el tamaño de la primera, por lo que el tamaño del círculo borroso , tal como se proyecta en el sensor o la película, debe ser 1/4 del tamaño para tolerar la ampliación 4X mayor.

En la era digital moderna, la observación de píxeles ha obligado a la obsolescencia a las formas convencionales de calcular el CoC aceptable. Cuando observa una imagen de 24 MP con un aumento del 100 % en un monitor HD de 24", ¡está viendo una ampliación de aproximadamente 60 x 40 pulgadas! Eso está muy lejos de la impresión estandarizada de 8 x 10 pulgadas vista desde una distancia de 10 a 12 pulgadas en las que se basan la mayoría de los cálculos de CoC.

A medida que aumenta el diámetro de las lentes, la diferencia en la distancia de enfoque entre los rayos de luz de una sola fuente puntual de luz que inciden en el centro de la lente y los rayos de luz de la misma fuente puntual que inciden en el borde de la lente se enfocan en diferencias de profundidad cada vez mayores. . La diferencia entre las ondas de luz a diferentes longitudes de onda también aumenta. Incluso las lentes de espejo baratas tienden a controlar muy bien la aberración cromática porque los elementos refractivos en el camino óptico tienen un poder refractivo relativamente bajo. Pero tienden a tener problemas para enfocar toda la luz desde una sola fuente puntual que golpea diferentes partes de la lente a la misma profundidad detrás de la lente. El tamaño del círculo de desenfoque más pequeño que una lente puede producir a partir de una fuente puntual de luz determina, en gran medida, la nitidez de la lente..

Ópticamente: para un punto particular en una imagen, ¿es "bajo poder de resolución" lo mismo que "enfoque borroso"?

El efecto es similar para las escenas de brillo bastante uniforme que no contienen reflejos especulares, pero la naturaleza del círculo borroso de cada fuente puntual de luz a menudo será diferente para los dos casos.

Si la causa del desenfoque es un enfoque erróneo con una lente bien corregida, el círculo de desenfoque dispersará la luz que incide en los bordes de la lente de la misma manera que la luz que incide en el centro de la lente. El desenfoque será bastante uniforme en brillo y color desde el centro hasta el borde del desenfoque, siendo el centro más brillante y los bordes más tenues.

Si la causa de la borrosidad es una lente de "bajo poder de resolución", a medida que el enfoque de la lente se mueve ligeramente, parte de la luz que incide en una parte de la lente puede en realidad enfocarse más como parte de la luz del mismo punto de origen. golpeando otras partes de la lente se desenfoca aún más. Esto da como resultado un desenfoque que no es tan uniforme. Los bordes pueden ser más brillantes y más nítidos que el centro, o el desenfoque puede tener formas no circulares, como lo que llamamos coma . Con lentes de espejo, esto se ve agravado por el bloqueo del centro mismo de la lente que no permite que ninguna de las luces más colimadas de fuentes puntuales a menos de una distancia infinita entre en la lente. Esto hace que el desenfoque de los objetos desenfocados se vea como donas con un agujero en el centro.

_{¹ Tal vez un rayo láser de longitud de onda única teóricamente perfecto atravesado perfectamente el centro del eje óptico de una lente convergente podría hacerlo, pero entonces, ¿cómo se puede saber si ese rayo de luz único está desenfocado? En cualquier caso, solo afectará a un solo píxel.}