Acronyme pour Point Spread Function (Fonction d’Etalement du Point). La PSF représente la répartition spatiale de l’intensité lumineuse dans le plan image d’un système optique, à partir d’un point source objet. Plus l’image formée est de forme ponctuelle, plus le système optique est « fidèle ». Les aberrations optiques et la diffraction sont responsables d’une dégradation de la PSF. Les aberromètres calculent la PSF oculaire à partir du recueil du front d’onde, par le biais d’une transformée de Fourier. L’opération de convolution permet de simuler l’image finale d’un objet assimilé à un ensemble de points sources.
Calcul de la PSF à partir du front d'onde et représentation. L'image rétinienne simulée est obtenue par convolution.
Il s’agit donc d’un paramètre fondamental dans l’évaluation de tout système d’imagerie optique, qui fournit en Ophtalmologie une mesure directe de la qualité d’image rétinienne. En l’absence de diffusion lumineuse significative, la PSF est directement liée à la fonction d’aberration du front d’onde au niveau l’ouverture pupillaire par l’intermédiaire d’une transformée de Fourier.
PSF et intensité lumineuse
La fonction qui décrit la manière dont un système d’imagerie transforme un point objet lorsqu’il le transfère du plan objet à un plan image peut être qualifiée de fonction d’étalement du point (FEP), dont l’équivalent en anglais plus couramment usité est la « Point Spread Function » (PSF). La PSF oculaire est la fonction qui décrit la répartition spatiale en intensité de la distribution lumineuse de l’image rétinienne d’un point objet. Elle combine l’effet à la fois de la diffraction et des aberrations.
En cas de réduction de transparence d’un ou plusieurs éléments oculaires, la PSF subit également les effets de la diffusion. Du fait des diverses imperfections optiques, le point image sera plus étalé et plus large qu’un point objet idéalisé.
PSF et image de l’objet source, convolution
Tout objet peut être représenté comme un ensemble de sources ponctuelles, dont chacune est imagée sous forme de PSF par les éléments optiques de l’œil. Plus la PSF est dense et symétrique, plus la fidélité de l’image est élevée. En traitant un objet comme un ensemble bidimensionnel de points d’intensité diverse, la PSF détermine la manière dont l’intensité de chaque point objet est convertie en intensité à chaque point image. L’opération qui réalise de manière conceptuelle la translation point par point d’un objet au plan de l’image rétinienne (en prenant en compte le grossissement, la diffraction et l’étalement des aberrations par la pupille de sortie de l’œil) porte le nom d’opération de convolution. Plus la PSF est importante, plus il y a de chevauchement entre les points du profil d’irradiation des images, diminuant dès lors la résolution des vrais points.
Ainsi, l’image est le résultat de l’assemblage (convolution) de chacune de ces PSF.
Représentation de la PSF
. La représentation de la PSF s’effectue généralement sur fond noir, ou figure une échelle de distance angulaire qui précise l’extension de cette PSF. Rappelons que dans le cas d’un œil parfaitement corrigé pour toutes les aberrations optiques, la PSF prendrait l’aspect d’un disque d’Airy, dont le diamètre angulaire (du centre vers la première « extinction lumineuse ») est égal à : 2.44 x longueur d’onde / Diamètre pupillaire).
Le ratio de Strehl est un indicateur de la « qualité » de la PSF mesurée.
