Tipi di lenti asferiche ottiche

Cos'è una lente asferica?

Nei sistemi ottici, le lenti sferiche più utilizzate hanno superfici che sono superfici sferiche simmetriche rotanti, il che significa che hanno una curvatura costante dal centro al bordo dell'obiettivo. Le lenti asferiche a contrasto hanno superfici che sono rotanti simmetriche ma non sferiche, conformi a specifiche espressioni matematici e con superfici lisce e continue.

Ci sono tre tipi principali di superfici asferiche utilizzate nei sistemi ottici: il primo tipo è superfici asferiche assiemetriche, come superfici coniche rotazionali e superfici rotazionali di ordine superiore; il secondo tipo è superfici asferiche con due piani di simmetria, come superfici cilindriche e superfici toroidali; Il terzo tipo è superfici a forma libera, Che non hanno simmetria.

L'espressione di superficie asferica più comunemente utilizzata viene costruita prendendo una superficie conica come base e quindi sovrarmerando una serie di polynomials di ordine superiore. L'espressione è:

[Z®= \ Frac {r ^ 2}{R \ left(1 \ sqrt{1 - (1 k) \ frac{r2} \ sum _{i = 2}^{n} A_i r ^ i]

Dove:

1. ( z®) L'altezza della superficie dell'obiettivo è a una distanza radiale (r ).

2. ( R) è il raggio di curvatura della sfera di base.

3. ( k) è la costante conica (nota anche come costante di eccentricità).

4. (a _ i) sono i correttori dei termini polynomial di ordine superiore.

5.( r) è la distanza radiale dall'asse ottico al punto sulla superficie.

Questa espressione combina una superficie conica di base (definita da (R) e (k )) con una serie di termini polinomiali di ordine superiore (definiti dai tassi (A_i )) per fornire una descrizione accurata della forma dell'obiettivo asferico.

Vantaggi delle lenti asferiche

Lenti sferiche, senza alcun errore di misurazione o produzione, mostrano intrinsecamente un'aberrazione sferica. Il vantaggio più notevole delle lenti asferiche è la loro capacità di ridurre al minimo le aberrazioni grazie alla regolazione e all'ottimizzazione dei correttori conici costanti e asferici. Come mostrato nella figura 3, una lente sferica con un'aberrazione sferica significativa viene rispetto a una lente asferica con quasi nessuna aberrazione sferica. In confronto, una singola lente asferica ottiene una migliore qualità dell'immagine.

Illustrazione dell'aberrazione sferica in una lente sferica

Correzione dell'aberrazione sferica in una lente asferica

Rispetto al metodo convenzionale di correzione dell'aberrazione sferica aumentando il numero di lenti, le lenti asferiche possono ottenere una migliore correzione dell'aberrazione con meno lenti. Ad esempio, un obiettivo zoom che utilizza in genere dieci o più lenti può ottenere prestazioni ottiche uguali o superiori sostituendo lenti sferiche a cinque o sei con uno o due lenti asferiche, riducendo così la lunghezza e la difficoltà del sistema.

I sistemi ottici con più elementi ottici hanno spesso requisiti di tolleranza meccanica rigorosi, il che può portare a passi di calibrazione aggiuntivi e più rivestimenti antiriflesso, riducendo la praticità generale del sistema. L'uso di lenti asferiche nei sistemi ottici (pur con un costo più elevato rispetto alle lenti a elemento singolo e ai doppietti cementati con numeri F equivalenti) può ridurre il costo generale del sistema.

In sintesi, l'uso ragionevole di lenti asferiche nei sistemi ottici contiene una posizione insostituibile per ottenere la miniaturizzazione, la leggera e la multifunzionalità dei sistemi ottici.

Applicazione di lenti asferiche nella collimazione Laser

Le lenti asferiche giocano un ruolo molto importante nei sistemi ottici. Ad esempio, nei sistemi complessi che abbiamo di fronte di volte, come obiettivi per smartphone, obiettivi per fotocamere e proiettori a focale ultra corta, l'ottimizzazione delle aberrazioni del sistema è spesso realizzata mediante la combinazione di più lenti asferiche e sferiche. Questi sistemi sono in genere prodotti non standardizzati.