Imágenes Limitadas por la Difracción

Si se toma una imagen a través de una pequeña abertura, hay un punto en el cual la resolución de la imagen estará limitada por la difracción de abertura. Como práctica general en óptica fotográfica, el uso de una abertura más pequeña (número f más grande) dará una mayor profundidad de campo y una imagen generalmente más nítida. Pero si la abertura es demasiado pequeña, los efectos de la difracción serán lo suficientemente grandes como para comenzar a reducir esa nitidez, y habrá llegado al punto de obtención de imágenes limitada por difracción.

Si se está captando la imagen de dos puntos de luz, entonces la separación más pequeña en la que se podría discernir que hay dos puntos, podría usarse razonablemente como el límite de resolución del proceso de imagen. Suponiendo que la difracción es el factor determinante, entonces el criterio generalmente aceptado para el mínimo detalle resoluble, es el criterio de Rayleigh.

Arriba se muestra las curvas de intensidad para la distribución radial de la luz difractada por diferentes separaciones. Su ojo verá la característica distribución de la luz de ojo de buey como se ilustra a continuación.

Aunque las imágenes perfectas de la fuente serían perfectos círculos de luz más pequeños, esto muestra un borrón de luz por difracción en los patrones de ojo de buey.

En la fotografía digital moderna donde las imágenes se proyectan en un CCD (Dispositivo de Carga Acoplada), la información se recopila en los píxeles del detector digital. A la izquierda se intenta mostrar el efecto de la difracción en tales imágenes en los casos en que la difracción es el fenómeno que limita la resolución. Si la imagen está enfocada y está libre de efectos visibles de las aberraciones de lente, es posible que encaje en un píxel. Pero si la abertura es lo suficientemente pequeña, la difracción puede extender la imagen a los píxeles vecinos y constituir el límite en la resolución de la imagen.

Referencias:

El sitio Cambridge in Colour tiene cálculos y demostraciones de propagación de difracción para diferentes números f.