Wie man sphärische Aberration im optischen Systemdesign effektiv eliminiert

Sphärische Aberration wird durch eine Kugel auf der Oberfläche der Linse verursacht. Das vom selben Punkt auf der optischen Achse emittierte Licht konvergiert durch die Linse an verschiedenen Punkten im Bildfeldraum, wodurch die Position des Bildes verschoben wird. Es ist eine unvermeidliche Aberration für alle Linsen, die eine sphärische Linse verwenden. Seine Entstehung wird durch die Differenz des Einfallswinkels zwischen der Achse und dem Winkel der Linse verursacht.

Wenn das parallele Licht an der Kante des Spiegels vorbeigeht (Licht der fernen Achse), ist seine Fokusposition näher an der Linse; Die Mitte der Linse, die durch die Mitte der Linse verläuft (in der Nähe der Lichtachse), ist weit vom Brennpunkt der Linse entfernt (die Lichtmenge, die entlang der optischen Achse verläuft, die als sphärische Längsaberration bezeichnet wird).< br />
Aufgrund dieser Aberration wird der Fleck (Halo), der durch das durch den Rand der Linse fallende Licht erzeugt wird, um das Bild des paraxialen Lichts gebildet, das durch den zentralen Teil der Linse fällt, wodurch Menschen das Gefühl haben, dass das Bild verschwommen ist, und das ganze bild wird mit einer gazeschicht überzogen und wird zu einem grauen bild ohne frische schärfe.

Die sphärische Aberration ist am deutlichsten, wenn die Objektivblende offen oder fast vollständig geöffnet ist, und je größer das Objektiv, desto deutlicher die Tendenz.

Bei der Verwendung von Objektiven kann die sphärische Aberration durch Verkleinern der Blende richtig eliminiert werden.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass es möglich ist, die Fokusebene (den Fokus) zu verschieben, indem die Aberration der Blende verringert wird, wenn die Aberration des Bildes zu groß ist.

Es ist sehr schwierig, die sphärische Aberration einer sphärischen Linse zu korrigieren. Es basiert normalerweise auf dem Licht eines Eintritts (dem Abstand von der optischen Achse), dann werden die beiden konvexen und konkaven Linsen verwendet, um die richtige Kombination zu vervollständigen. Solange jedoch die sphärische Linse verwendet wird, kann ein gewisses Maß an sphärischer Aberration nicht wesentlich verbessert werden.

Um die sphärische Aberration des Objektivs in voller Größe vollständig zu eliminieren, gibt es keine Alternative zur Verwendung eines asphärischen Objektivs. Die Wirkung der asphärischen Linse besteht darin, die Krümmung der Linsenoberfläche so zu modifizieren, dass sie mit der Fokusposition des achsnahen Lichts und der fernen Achse zusammenfällt.

Es gibt drei Möglichkeiten, asphärische Linsen herzustellen:

1. Schleifen von asphärischen Linsen: Schleifen direkt auf dem ganzen Glasstück, der Herstellungsprozess kostet relativ hoch;

2. Geformte asphärische Linsen: Metallgusstechnologie wird verwendet, um das geschmolzene optische Glas/optische Harz direkt zu unterdrücken. Dieses Herstellungsverfahren kostet relativ wenig;

3. Asphärische Verbundlinsen: Eine spezielle Schicht aus optischem Harz wird auf die Oberfläche der Glaslinse aufgetragen, die zu einer sphärischen Oberfläche geschliffen wird, und dann wird das optische Harz zu einer asphärischen Oberfläche geschliffen. Die Kosten dieses Herstellungsverfahrens liegen zwischen den beiden oben genannten Verfahren.