أنواع العدسات غير الكروية البصرية

ما هي العدسة الأسوفيرية ؟

في الأنظمة البصرية ، تحتوي العدسات الكروية الأكثر استخدامًا على أسطح كروية متناظرة دوريًا ، مما يعني أن لها انحناء ثابت من المركز إلى حافة العدسة. على النقيض من ذلك ، تحتوي العدسات اللاكروية على أسطح متناظرة دوريًا ولكنها ليست كروية ، ومطابقة لتعبيرات رياضية محددة ولها أسطح ناعمة ومستمرة.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأسطح شبه الأرضية المستخدمة في الأنظمة البصرية: النوع الأول هو أسطح غير كروية محورية ، مثل الأسطح المخروطية الدورانية والأسطح الدورانية ذات الترتيب الأعلى ؛ النوع الثاني هو الأسطح شبه الكروية مع طائرتين من التماثل ، مثل الأسطح الأسطوانية والأسطح حلقية ؛ النوع الثالث هو الأسطح الحرة ، التي ليس لها تماثل.

يتم إنشاء التعبير السطحي شبه الكروي الأكثر استخدامًا بأخذ سطح مخروطي كقاعدة ثم تركيب سلسلة من متعددات الحدود ذات الترتيب الأعلى. التعبير هو:

[ض®= \ Frac {r ^ 2}{R \ left(1 \ sqrt{1 - (1 k) \ frac{r2}{R2}}} right)} \ sum _{i = 2 ry {n} ai r ^ i]

أين:

1. (ض)®) هو ارتفاع سطح العدسة على مسافة شعاعية (r ).

2. ( R) هو نصف قطر انحناء كرة القاعدة.

3. ( k) هو الثابت المخروطي (المعروف أيضًا باسم ثابت الانحراف).

4. (a-i) هي معاملات مصطلحات متعددة الحدود ذات الترتيب الأعلى.

5. ( r) هي المسافة الشعاعية من المحور البصري إلى النقطة على السطح.

يجمع هذا التعبير بين سطح مخروطي أساسي (محدد بواسطة (R) و (k )) مع سلسلة من مصطلحات متعددة الحدود ذات الترتيب الأعلى (محددة بواسطة المعاملات (a_ i )) لوصف شكل العدسة اللاكروية بدقة.

مزايا العدسات الأسوفيرية

العدسات الكروية ، بغض النظر عن أي قياس أو أخطاء التصنيع ، تظهر بطبيعتها انحرافًا كروياً. الميزة الأبرز للعدسات اللاكروية هي قدرتها على تقليل الانحرافات عن طريق تعديل وتحسين معاملات ثابتة مخروطية وغير كروية. كما هو موضح في الشكل 3 ، تُقارَن عدسة كروية ذات انحرافات كروية كبيرة بعدسة غير كروية بدون انحرافات كروية تقريبًا. بالمقارنة ، تحقق عدسة غير كروية واحدة جودة صورة أفضل.

توضيح للانحراف الكروي في عدسة كروية

تصحيح الإنحراف الكروي في عدسة غير كروية

مقارنة بالطريقة التقليدية لتصحيح الانحرافات الكروية عن طريق زيادة عدد العدسات ، يمكن للعدسات اللاكروية أن تحقق تصحيحًا أفضل للانحراف مع عدسات أقل. على سبيل المثال ، يمكن لعدسات التكبير/التصغير التي تستخدم عادة عشر عدسات أو أكثر أن تحقق نفس الأداء البصري أو أعلى من خلال استبدال خمس أو ست عدسات كروية بعدسات أو عدستين غير كروية ، مما يقلل من طول النظام وتعقيده.

بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تحتوي الأنظمة البصرية التي تحتوي على المزيد من العناصر البصرية على متطلبات تحمل ميكانيكية صارمة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى خطوات معايرة إضافية والمزيد من الطلاء المضاد للانعكاس ، مما يقلل من التطبيق العملي الشامل للنظام. وبالتالي ، فإن استخدام العدسات شبه الأرضية في الأنظمة البصرية (على الرغم من تكلفتها العالية مقارنة بالعدسات أحادية العنصر والنقارتين المعززتين بأرقام F مكافئة) يمكن أن يقلل من التكلفة الإجمالية للنظام.

وباختصار ، فإن الاستخدام المعقول للعدسات اللاكروية في الأنظمة البصرية يحمل موقعًا لا يمكن الاستغناء عنه في تحقيق تصغير وخفيف الوزن وتعدد وظائف الأنظمة البصرية.

تطبيق العدسات اللاكروية في توازي الليزر

العدسات شبه كروية تلعب دورا هاما جدا في النظم البصرية. على سبيل المثال ، في الأنظمة المعقدة التي نواجهها كثيرًا ، مثل عدسات الهواتف الذكية وعدسات الكاميرا وأجهزة العرض القصيرة جدًا ، يتم تحقيق تحسين انحرافات النظام في كثير من الأحيان عن طريق الجمع بين عدسات كروية وغير كروية متعددة. هذه الأنظمة ليست عادة منتجات موحدة.