Comment éliminer efficacement l'aberration sphérique dans la conception de systèmes optiques

L'aberration sphérique est causée par une sphère à la surface de la lentille. La lumière émise à partir du même point sur l'axe optique converge à travers la lentille en différents points de l'espace du champ image, ainsi la position de l'image est déplacée. C'est une aberration inévitable pour toutes les lentilles qui utilisent une lentille sphérique. Sa production est causée par la différence de l'angle d'incidence entre l'axe et l'angle de la lentille.

Lorsque la lumière parallèle passe par le bord du miroir (lumière de l'axe lointain), sa position de mise au point est plus proche de l'objectif ; Le centre de la lentille, qui passe par le centre de la lentille (près de l'axe de la lumière), est éloigné du point focal de la lentille (la quantité de lumière qui va le long de l'axe optique, appelée aberration sphérique longitudinale).< br />
En raison de cette aberration, la tache (Halo) générée par la lumière traversant le bord de la lentille se forme autour de l'image de la lumière paraxiale traversant la partie centrale de la lentille, elle donne l'impression que l'image est floue, et l'image entière est recouverte d'une couche de gaze et devient une image grise sans netteté fraîche.

L'aberration sphérique est la plus évidente lorsque l'ouverture de l'objectif est ouverte ou proche de l'ouverture complète, et plus l'objectif est grand, plus la tendance est évidente.

Lors de l'utilisation d'un objectif, l'aberration sphérique peut être correctement éliminée en réduisant l'ouverture.

Cependant, il est important de noter que si l'aberration de l'image est trop importante, il peut être possible de déplacer le plan focal (la mise au point) en réduisant l'aberration de l'ouverture.

Il est très difficile de corriger l'aberration sphérique d'une lentille sphérique. Il est généralement basé sur la lumière d'une entrée (la distance à l'axe optique), puis les deux lentilles convexes et concaves sont utilisées pour compléter la combinaison appropriée. Cependant, tant que la lentille sphérique est utilisée, un certain degré d'aberration sphérique ne peut pas être amélioré de manière significative.

Afin d'éliminer complètement l'aberration sphérique de l'objectif pleine grandeur, il n'y a pas d'alternative à l'utilisation d'un objectif asphérique. L'effet de la lentille asphérique est de modifier la courbure de la surface de la lentille pour coïncider avec la position focale de la lumière proche de l'axe et de l'axe lointain.

Il existe trois manières principales de fabriquer des lentilles asphériques :

1. Meulage des lentilles asphériques : meulage directement sur toute la pièce de verre, le processus de fabrication coûte relativement cher ;

2. Lentilles asphériques moulées : la technologie de coulée de métal est utilisée pour supprimer directement la fusion du verre optique/de la résine optique. Ce procédé de fabrication coûte relativement peu cher ;

3. Lentilles asphériques composites : une couche spéciale de résine optique est recouverte sur la surface de la lentille en verre, qui est meulée sur une surface sphérique, puis la résine optique est meulée sur une surface asphérique. Le coût de ce processus de fabrication se situe entre les deux processus ci-dessus.