تحديد ميزات وتطبيقات البصريات اللاكروية

بشكل عام ، الأسطح غير الكروية هي أسطح أخرى باستثناء الكرات والطائرات. من وجهة نظر التطبيق ، يمكن تصنيف الأسطح غير الكروية إلى أسطح كروية متسامية ، وأسطح كروية مع سطحين متناظرين ، وأسطح حرة الشكل بدون تناظر.

تصنيف الأسطح الكروية

عادة ما يتم تصنيف الأسطح غير الكروية إلى أسطح غير كروية ثانوية وأسطح كروية أعلى. الكريات الثانوية هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الأنظمة البصرية ولها مكانة خاصة فيما يتعلق بأنواع أخرى من الكريات. يمكن تقسيم الأسطح غير الكروية الثانوية إلى: زوج من الأسطح غير الكروية بدون نقاط صورة ولا أسطح كروية بدون نقاط صورة. يستخدم الأول على نطاق واسع في الأجهزة البصرية المختلفة وهو السطح غير الكروي الأكثر شيوعًا. يستخدم هذا الأخير على نطاق واسع في تشكيل صورة مشوهة للنظام البصري. يمكن تقسيم الأسطح غير الكروية الأعلى إلى أسطح منحنى الزوال المونوتونية والأسطح غير المونوتونية. يظهر تصنيف الأسطح غير الكروية في الشكل 1.

الشكل 1. تصنيف الكريات البصرية

أسطح حرة الشكل

التعبير العام للسطح الحر هو Z = ai jxiyj i,j = ، 2. ..... ن. بالنسبة لهذا النوع من الأسطح الحرة ، على الرغم من فقدانها للخاصية المحورية للأسطح اللاكروية ، إلا أنها لا تزال تتوسع بانتظام حول أصل إحداثي. الزوج الحالي لا يزال منتظم.

فئة أخرى من الأسطح المعقدة ذات الشكل الحر ، والتي يمكن تعريفها فقط من حيث إحداثيات النقاط ثلاثية الأبعاد ، يستخدم على نطاق واسع في النظارات متعددة البؤر المتقدمة لتحقيق الغرض من توزيع التركيز البصري وفقًا لقانون معين.

مزايا وتطبيقات شبه كروية

تستخدم العدسات شبه الأوسفير ، حيث يختلف نصف قطر الانحناء مع المحور المركزي ، لتحسين الجودة البصرية ، وتقليل المكونات البصرية ، وخفض تكاليف التصميم. تتمتع العدسات غير الكروية بمزايا فريدة مقارنة بالعدسات الكروية ، وبالتالي تستخدم على نطاق واسع في صناعات الأجهزة البصرية والتصوير والإلكترونيات الضوئية ، مثل الكاميرات الرقمية ومشغلات الأقراص المدمجة والأدوات المجهرية المتطورة. يخدم بشكل رئيسي الأغراض التالية:

أ. معايرة انحراف كروية

تُستخدم العدسات غير الكروية لتحل محل العدسات الكروية ، والميزة الأكثر أهمية هي أنه يمكن تصحيح انحراف الكروي الناجم عن العدسات الكروية في نظام الموازاة والتركيز. عن طريق ضبط ثوابت السطح ومعاملات غير كروية ، يمكن للعدسات غير الكروية تقليل انحراف كروي. عدسات غير كروية (أشعة ضوئية تتقارب إلى نفس النقطة ، وتوفر الجودة البصرية) ، تقضي بشكل أساسي على انحراف كروي (تتلاقى أشعة الضوء إلى نقاط مختلفة ، مما يؤدي إلى التصوير غير الواضح) الذي تحدده العدسات الكروية. تُستخدم ثلاث عدسات كروية لزيادة الطول البؤري الفعال وتُستخدم للقضاء على الانحرافات الكروية. ومع ذلك ، يمكن تحقيق عدسة غير كروية واحدة (فتحة رقمية عالية ، طول بؤري قصير) وتبسيط تصميم النظام وتوفير نقل الضوء.

الشكل 2. عدسة كروية إلغاء انحراف كروية

ب. مزايا النظام

العدسات غير الكروية تبسط العناصر التي ينطوي عليها مهندسو البصريات من أجل تحسين الجودة البصرية وفي الوقت نفسه تزيد من استقرار النظام. على سبيل المثال ، في نظام التكبير ، حيث يتم عادةً استخدام 10 عدسات أو أكثر (بالإضافة إلى: تفاوتات ميكانيكية عالية ، وإجراءات تجميع إضافية ، وطبقات محسنة مضادة للانعكاس) ، يمكن تحقيق صفات بصرية مماثلة أو أفضل باستخدام عدسات غير كروية واحدة أو عدستين ، مما يقلل من حجم النظام ويزيد من نسبة التكلفة ، وتخفيض التكلفة الإجمالية للنظام.