Cómo eliminar eficazmente la aberración esférica en el diseño de sistemas ópticos

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 la imagen, por lo que la posición de la imagen se mueve. Es una aberración inevitable para todas las lentes que usan una lente esférica. 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 del eje de luz), está lejos del punto focal de la lente (la cantidad de luz que pasa a lo largo del eje óptico, llamada aberración esférica longitudinal).< br />
Debido a esta aberración, la mancha (Halo) generada por la luz que pasa por el borde de la lente se forma alrededor de la imagen de la luz paraxial que pasa por la parte central de la lente, hace que las personas sientan que la imagen está borrosa y toda la imagen se cubre con una capa de gasa y se convierte en una imagen gris sin nitidez nueva.

La aberración esférica es más evidente cuando la apertura de la lente está abierta o cerca de la apertura total, y cuanto más grande sea la lente, más evidente será la tendencia.

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

Sin embargo, es importante tener en cuenta que si la aberración de la imagen es demasiado grande, es posible mover el plano focal (el foco) reduciendo 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 se usan las dos lentes convexas y cóncavas para completar la combinación adecuada. Sin embargo, siempre que se utilice la lente esférica, cierto grado de aberración esférica no se puede mejorar significativamente.

Para eliminar por completo la aberración esférica de la lente de tamaño completo, no hay alternativa al uso de la lente asférica. 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 del eje cercano y del eje lejano.

Hay tres formas principales de fabricar lentes asféricas:

1. Pulido de lentes asféricas: pulido 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 usa para suprimir directamente el vidrio óptico/resina óptica fundidos. Este proceso de fabricación cuesta relativamente bajo;

3. Lentes asféricas compuestas: se cubre una capa especial de resina óptica 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 está entre los dos procesos anteriores.