La función de dispersión de punto (PSF) describe la respuesta de un sistema formador de imagen a una fuente puntual. El grado de emborronamiento es una medida de la calidad de un sistema formador de imagen. Cuando un objeto extenso se analiza como una composición de fuentes puntuales, la respuesta global viene dada por el campo de PSFs (una PSF por cada fuente puntual).
El campo de la función de dispersión de puntos (PSF), es decir, la PSF como función de la ubicación de la fuente puntual, caracteriza las propiedades geométricas y difractivas de la mayoría de los sistemas ópticos formadores de imagen. Por consiguiente, las herramientas para calcular con precisión el campo PSF son muy valiosas, especialmente para el diseño óptico, y también para aplicaciones de simulación y restauración de imágenes. En particular, dentro del diseño un campo que se beneficiaría enormemente de una estimación precisa de la PSF es la optimización de sistemas conjuntos digital-óptico. Además la simulación de imágenes realistas, formadas por sistemas ópticos, es un requisito importante en el nuevo campo de la imagen computacional. Existe una amplia bibliografía sobre este problema, en la que se tratan diversas consideraciones radiométricas, el muestreo del sensor y el ruido, la distorsión óptica, efectos de deslumbramiento, etc. Sin embargo, sorprendentemente incluso en las propuestas más ambiciosas que pretenden ofrecer un procedimiento completo de simulación de la cadena de imágenes, el problema específico de la estimación precisa del campo PSF depende por completo de la computación a través de paquetes de software comercial de diseño óptico (como Zemax o CODE V) ofrecen y cuyos procedimientos no están disponibles en la literatura científica. Nuestro trabajo también pretende suplir esa omisión en la estimación del campo PSF.
El método convencional de cálculo del campo PSF se lleva a cabo en dos pasos: primero, el cálculo geométrico de la función de aberración de onda y, después, la evaluación de la difracción. Este método suele aplicar dos aproximaciones: (1) las coordenadas de intersección de los rayos de la pupila de salida y de entrada son iguales; y (2) la distribución de la amplitud del campo óptico no cambia entre los planos de la pupila de salida y la de entrada. Proponemos una variación del método convencional que permite evitar estas dos aproximaciones en sistemas ópticos axialmente simétricos.
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