Définir les caractéristiques et les applications de l'optique asphérique

D'une manière générale, les surfaces asphériques sont d'autres surfaces excluant les sphères et les plans. Du point de vue de l'application, les surfaces asphériques peuvent être classées en surfaces asphériques axisymétriques, surfaces asphériques avec deux surfaces de symétrie et surfaces de forme libre sans symétrie.

Classification des surfaces asphériques

Les surfaces asphériques sont généralement classées en surfaces asphériques secondaires et en surfaces asphériques supérieures. Les asphères secondaires sont les plus largement utilisés dans les systèmes optiques et ont une position particulière par rapport aux autres types d'asphères. Les surfaces asphériques secondaires peuvent être divisées en: une paire de surfaces asphériques sans points d'image et aucune surface asphérique sans points d'image. Le premier est largement utilisé dans divers instruments optiques et est la surface asphérique la plus courante. Ce dernier est largement utilisé dans la formation de l'image déformée du système optique. Les surfaces asphériques plus élevées peuvent être divisées en surfaces de courbe méridienne monotones et surfaces non monotones. La classification des surfaces asphériques est illustrée à la figure 1.

Figure 1. Classification des asphères optiques

Surfaces de forme libre

L'expression générale pour une surface libre est Z = ∑AijXiYj i,j = 0,1,2. ..... N. Pour ce type de surface libre, bien qu'elle ait perdu la caractéristique axisymétrique des surfaces asphériques, elle est encore régulièrement étendue autour d'une origine de coordonnées. La paire actuelle est toujours régulière.

Une autre classe de surfaces complexes de forme libre, qui ne peuvent être définies qu'en termes de coordonnées ponctuelles tridimensionnelles, est largement utilisé dans les lunettes multifocales progressives pour réaliser le but de distribuer le foyer optique selon une loi spécifique.

Avantages et applications asphériques

Les lentilles asphériques, où le rayon de courbure varie avec l'axe central, sont utilisées pour améliorer la qualité optique, réduire les composants optiques et réduire les coûts de conception. Les lentilles asphériques présentent des avantages uniques par rapport aux lentilles sphériques et sont donc largement utilisées dans les industries des instruments optiques, de l'imagerie et de l'optoélectronique, telles que les appareils photo numériques, les lecteurs CD et les instruments microscopiques haut de gamme. Il sert principalement les objectifs suivants:

A. étalonnage sphérique d'aberration

Les lentilles asphériques sont utilisées pour remplacer les lentilles sphériques, et l'avantage le plus significatif est que l'aberration sphérique apportée par les lentilles sphériques dans le système de collimation et de focalisation peut être corrigée. En ajustant les constantes de surface et les coefficients asphériques, les lentilles asphériques peuvent minimiser l'aberration sphérique. Les lentilles asphériques (les rayons lumineux convergent vers le même point, fournissant une qualité optique), éliminent essentiellement l'aberration sphérique (les rayons lumineux convergent vers différents points, ce qui entraîne une imagerie floue) créée par les lentilles sphériques. Trois lentilles sphériques sont utilisées pour augmenter la distance focale effective et sont utilisées pour éliminer l'aberration sphérique. Cependant, une lentille asphérique (ouverture numérique élevée, focale courte) peut être réalisée et simplifier la conception du système et fournir une transmission de la lumière.

Figure 2. Lentille asphérique annulant l'aberration sphérique

B. Avantages du système

Les lentilles asphériques simplifient les éléments impliqués pour les ingénieurs optiques afin d'améliorer la qualité optique et en même temps d'augmenter la stabilité du système. Par exemple, dans un système de zoom, où 10 lentilles ou plus sont généralement utilisées (plus: tolérances mécaniques élevées, procédures d'assemblage supplémentaires, revêtements antireflet améliorés), des qualités optiques similaires ou meilleures peuvent être obtenues avec 1 ou 2 lentilles asphériques, réduisant ainsi la taille du système, augmentant le rapport de coût, Et abaisser le coût global du système.