Определение особенностей и применения асферической оптики

Вообще говоря, асферические поверхности-это другие поверхности, исключая сферы и плоскости. С прикладной точки зрения асферические поверхности можно разделить на осесимметричные асферические поверхности, асферические поверхности с двумя поверхностями симметрии и поверхности свободной формы без симметрии.

Классификация асферических поверхностей

Асферические поверхности обычно подразделяются на вторичные асферические поверхности и более высокие асферические поверхности. Вторичные асферы наиболее широко используются в оптических системах и занимают особое положение по отношению к другим типам асфер. Вторичные асферические поверхности можно разделить на: пару асферических поверхностей без точек изображения и асферические поверхности без точек изображения. Первый широко используется в различных оптических приборах и является наиболее распространенной асферической поверхностью. Последний широко используется при формировании искаженного изображения оптической системы. Высшие асферические поверхности можно разделить на монотонные поверхности кривой меридиана и немонотонные поверхности. Классификация асферических поверхностей показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Классификация оптических асфер

Поверхности Свободно-формы

Общее выражение для свободной поверхности-Z = ∑ AijXiYj i,j = 0,1,2. ..... N. Для этого типа свободной поверхности, хотя она и потеряла осесимметричную особенность асферических поверхностей, она все еще регулярно расширяется вокруг начала координат. Нынешняя пара по-прежнему регулярна.

Другой класс сложных поверхностей свободной формы, которые могут быть определены только в терминах трехмерных координат точки, широко используется в прогрессивных мультифокальных стеклах для реализации цели распределения оптического фокуса по определенному закону.

Асферические преимущества и применения

Асферические линзы, где радиус кривизны изменяется в зависимости от центральной оси, используются для улучшения оптического качества, уменьшения оптических компонентов и снижения затрат на проектирование. Асферические линзы имеют уникальные преимущества по сравнению со сферическими линзами и поэтому широко используются в оптических приборах, визуализации и оптоэлектронике, таких как цифровые камеры, проигрыватели компакт-дисков и микроскопические инструменты высокого класса. В основном он служит следующим целям:

А. Калибровка сферической аберрации

Асферические линзы используются для замены сферических линз, и наиболее значительным преимуществом является то, что сферическая аберрация, вызванная сферическими линзами в системе коллимации и фокусировки, может быть исправлена. Регулируя поверхностные константы и асферические коэффициенты, асферические линзы могут минимизировать сферическую аберрацию. Асферические линзы (световые лучи сходятся в одну и ту же точку, обеспечивая оптическое качество), по существу, устраняют сферическую аберрацию (световые лучи сходятся в разные точки, что приводит к размытости изображения), создаваемые сферическими линзами. Три сферические линзы используются для увеличения эффективного фокусного расстояния и используются для устранения сферической аберрации. Однако один асферический объектив (высокая числовая апертура, короткое фокусное расстояние) может быть реализован и упростить конструкцию системы и обеспечить светопропускание.

Рисунок 2. Асферическая линза с подавлением сферической аберрации

Б. Преимущества системы

Асферические линзы упрощают элементы, используемые для инженеров-оптиков, чтобы улучшить оптическое качество и в то же время повысить стабильность системы. Например, в системе масштабирования, где обычно используется 10 или более линз (плюс: высокие механические допуски, дополнительные процедуры сборки, улучшенные антибликовые покрытия), аналогичные или лучшие оптические качества могут быть достигнуты с помощью 1 или 2 асферических линз, что уменьшает размер системы, увеличивая соотношение затрат, И снижение общей стоимости системы.