Сфери срещу Асфери

Една от най-популярните форми на лещи на пазара на оптика все още е сферата. Благодарение на своя изтънчен дизайн и прецизни производствени възможности, той е висок.

Геометрия, предимства и области на приложение на сферичната и асферичната оптика

Една от най-популярните форми на лещи на пазара на оптика все още е сферата. Благодарение на своя изтънчен дизайн и прецизни производствени възможности, той отговаря на високите изисквания за оптично качество. Междувременно може да се реализира и икономичното и високо прецизно производство на асфери. Използването на асферични лещи в съвременни системи, като медицинска технология или лазерна обработка на материали, беше възможно само благодарение на най-новите технологии. Към днешна дата производството на двата типа лещи е непрекъснато оптимизирано чрез усъвършенствана CNC технология, интелигентен софтуер за управление и интерферометрични техники за измерване. Разликите между сферите и асферите могат да бъдат открити главно по отношение на геометрията им и в резултат на сложността на тяхното производство и измерване.

Сферични лещи

Сферите са ротационно симетрична оптика, чиято форма съответства на сечението на сферична повърхност (фиг. 1). Радиусът на кривината има непроменено голямо разстояние от геометричния център. Това означава, че оптически ефективната зона може да бъде описана просто чрез задаване на един параметър, радиус R. Тъй като този параметър е постоянен по цялата повърхност, има производствени предимства по отношение на разходите, по-специално за сферите.

Производствени предимства на сферите

По отношение на производствените разходи сферата постига ясни предимства. Причината за това е тяхната геометрия. Еднородната форма на сферичната повърхност осигурява неусложнен производствен процес и по-кратки производствени времена, особено с малки диаметри, тъй като няколко оптики се произвеждат едновременно на едно опорно тяло. Същото се отнася и за процесите на оптично управление и измерване, тъй като еднакви и по този начин бързо генерирани резултати могат да бъдат измерени по цялата повърхност. За измерване на сферични повърхности се използват тактилни измервателни методи (например профилометър или 3D координатна измервателна машина), но също и оптични измервателни методи като интерферометри и компютърно генерирани холограми (CGH). Както при другите оптики, при избора на измервателен уред усилията и ползите трябва да се сравняват, за да може действително да се реши кой метод да се използва.

Области на приложение за сфери

Сферите се използват в най-различни области, напр. в измервателната технология, в космическата (спектрометри, вградени в сателити) или медицинската технология (цепнати лампи за изследване на предния сегмент на окото). Благодарение на комбинацията от изгодни производствени разходи, бързи производствени времена и визуално широка използваемост, сферите са неразделна част от оптичния пазар и убеждават с много добро съотношение цена-качество.

Оптимизиране на приложението на сферични единични лещи

В зависимост от формата, събирателните, разсейващи или фокусиращи свойства на сферата се използват за пречупване на падащата светлина в желаната степен. В системите за изображения например високото качество на изображението играе решаваща роля. Това е свързано с ниски отклонения. Освен това тя може - в зависимост от изискванията на съществуващата система - да бъде увеличена, като се вземат предвид различни фактори. Това включва например местоположението на използвания източник на светлина или избора на ефективен отвор. Качеството на изображението също може да се подобри, като се използват няколко сфери, но това е въпрос на формата на лещата и наличното пространство в оптичната система. Изборът на ефективна бленда също може да намали сферичната аберация. Причината за това е блокирането на периферните лъчи. Нарастващата кривина на периферията и произтичащата от това по-силна рефракция на лъчите благоприятства създаването на сферични аберации без диафрагма.