Optik asferik lensler türleri

Asferik lens nedir?

Optik sistemlerde, en çok kullanılan küresel mercekler, rotatif simetrik küresel yüzeyler olan yüzeylere sahiptir, yani merkezden lensin kenarına sabit bir eğrilik vardır. Buna karşılık, asferik mercekler rotatif simetrik ancak küresel olmayan, belirli matematik ifadelerine uygun ve pürüzsüz, sürekli yüzeylere sahip yüzeylere sahiptir.

Optik sistemlerde kullanılan üç ana asferik yüzey türü vardır: İlk tip, rotasyonel konik yüzeyler ve daha yüksek sıralı rotasyonel yüzeyler gibi aksimetrik asferik yüzeylerdir; ikinci tip, silindirik yüzeyler ve toroidal yüzeyler gibi iki simetri düzlemi olan asferik yüzeylerdir; Üçüncü tip serbest formlu yüzeylerdir, Simetri yok.

En yaygın olarak kullanılan asferik yüzey ifadesi, taban olarak konik bir yüzey alarak ve daha sonra bir dizi daha yüksek mertebeden polinomlar oluşturarak inşa edilir. Ifade:

[Z®= \ Frac {r ^ 2}{R \ sol (1 \ sqrt{1 - (1 k) \ frac{r2}{R2}}\ sum _{i = 2 }^{n} A_i r ^ i]

Nerede:

1. ( z®) Lens yüzeyinin radyal bir mesafede (r) yüksekliğidir.

2. ( R) taban küresinin eğriliğinin yarıçapıdır.

3. ( k) konik sabittir (merkezlilik sabiti olarak da bilinir).

4. ( A_i) daha yüksek sipariş polinom terimlerinin katsayılarıdır.

5. ( r), optik eksenden yüzeydeki noktaya kadar radyal mesafedir.

Bu ifade, temel bir konik yüzeyi ((R) ve (k) tarafından tanımlanan) bir dizi daha yüksek sipariş polinom terimi (katsayılarla tanımlanmış (A_i) ile birleştirir. Asferik lensin şeklini doğru bir şekilde tanımlamak için.

Asferik lenslerin avantajları

Küresel lensler, herhangi bir ölçüm veya üretim hatası ne olursa olsun, doğal olarak küresel sapma gösterir. Asferik lenslerin en önemli avantajı, konik sabit ve asferik katsayıları ayarlayarak ve optimize ederek sapmaları en aza indirebilmeleridir. Şekil 3'te gösterildiği gibi, küresel sapmaya sahip küresel bir lens, neredeyse hiç küresel sapmaya sahip olmayan asferik bir merceğe benzetilir. Buna karşılık, tek bir asferik lens daha iyi görüntü kalitesi sağlar.

Küresel bir objektifte küresel sapmanın örneği

Asferik bir lenste küresel sapma düzeltmesi

Küresel sapmayı düzeltmenin geleneksel yöntemine kıyasla, lens sayısını artırarak asferik lensler daha az lens ile daha iyi sapma düzeltmesi sağlayabilir. Örneğin, genellikle on veya daha fazla lens kullanan bir zoom lens, bir veya iki asferik lensle beş veya altı küresel lensi değiştirerek aynı veya daha yüksek optik performansa ulaşabilir, böylece sistemin uzunluğunu ve karmaşıklığını azaltır.

Ek olarak, daha fazla optik elemana sahip optik sistemler genellikle sıkı mekanik tolerans gereksinimlerine sahiptir, bu da ek kalibrasyon adımlarına ve daha fazla anti-reflektif kaplamalara yol açabilir ve sistemin genel pratikliğini azaltır. Bu nedenle, optik sistemlerde asferik lenslerin kullanımı (tek elemanlı lenslere kıyasla daha yüksek maliyetlere ve eşdeğer F sayılarına sahip çimentolu çiftlere rağmen) genel sistem maliyetini düşürebilir.

Özetle, optik sistemlerde asferik lenslerin makul kullanımı, optik sistemlerin minyatür, hafif ve çok işlevli olmasını sağlamak için yeri doldurulamaz bir konuma sahiptir.

Lazer kolimasyonunda asferik lenslerin uygulanması

Asferik lensler optik sistemlerde çok önemli bir rol oynar. Örneğin, akıllı telefon lensleri, kamera lensleri ve ultra kısa mesafeli projektörler gibi sık sık karşılaştığımız karmaşık sistemlerde, sistem sapmalarının optimizasyonu genellikle çoklu asferik ve küresel lensleri birleştirerek elde edilir. Bu sistemler genellikle standart ürünler değildir.