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Cómo eliminar eficazmente la aberración esférica en el diseño del sistema óptico

La aberración esférica es causada por una esfera en la superficie de la lente. La luz emitida desde el mismo punto en el eje óptico converge a través de la lente en diferentes puntos en el espacio del campo de imagen, por lo que se mueve la posición de la imagen. Es una aberración inevitable para todos los lentes que usan lentes asféricas . Su producción es causada por la diferencia del ángulo de incidencia entre el eje y el ángulo de la lente.

Cuando la luz paralela pasa por el borde del espejo (luz del eje lejano), su posición de enfoque está más cerca de la lente; El centro de la lente, que pasa por el centro de la lente (cerca de la luz del eje), está lejos del punto focal de la lente (la cantidad de luz que va a lo largo del eje óptico, llamada aberración esférica longitudinal).

Debido a esta aberración, la mancha (Halo) generada por la luz que pasa a través del borde de la lente se forma alrededor de la imagen de la luz paraxial que pasa a través de la parte central de la lente, hace que las personas sientan que la imagen está borrosa, y toda la imagen está cubierta con una capa de gasa y se convierte en una imagen gris sin una nitidez fresca.

La aberración esférica es más obvia cuando la apertura de la lente está abierta o cerca de la abertura completa, y cuanto más grande es la lente, más obvia es la tendencia.

En el uso de lentes, la aberración esférica se puede eliminar de manera adecuada al reducir la apertura.

Sin embargo, es importante observar que si la aberración de la imagen es demasiado grande, es posible mover el plano focal (el foco) al reducir la aberración de la apertura.

Es muy difícil corregir la aberración esférica de la lente esférica. Por lo general, se basa en la luz de una entrada (la distancia desde el eje óptico), luego las dos lentes convexas y cóncavas se utilizan para completar la combinación adecuada. Sin embargo, siempre que se use la lente esférica, no se puede mejorar significativamente un cierto grado de aberración esférica.

Para eliminar por completo la aberración esférica de la lente de tamaño completo, no hay alternativa al uso de lentes asféricas. El efecto de la lente asférica es modificar la curvatura de la superficie de la lente para que coincida con la posición focal de la luz cercana al eje y el eje lejano.

Hay tres formas principales de hacer lentes asféricas:

1. Lentes asféricas rectificadoras: al rectificar directamente sobre toda la pieza de vidrio, el proceso de fabricación cuesta relativamente alto;

2. Lentes asféricas moldeadas: la tecnología de fundición de metal se utiliza para suprimir directamente el vidrio óptico / resina óptica derretida. Este proceso de fabricación cuesta relativamente bajo;

3. Lentes asféricas compuestas: una capa especial de resina óptica se cubre en la superficie de la lente de vidrio, que se muele a una superficie esférica, y luego la resina óptica se muele a una superficie asférica. El costo de este proceso de fabricación se encuentra entre los dos procesos anteriores.

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