notizie sull'azienda Lenti asferiche contro lenti sferiche: differenze e applicazioni

Lenti asferiche vs. lenti sferiche: differenze e applicazioni

Parametro

Lenti sferiche sono ottiche a simmetria rotazionale la cui forma corrisponde a una sezione di una sfera (Fig. 1). La distanza dal centro geometrico al raggio di curvatura è costante. Ciò significa che la superficie otticamente efficace può essere descritta con un singolo parametro: il raggio R. Questa uniformità conferisce alle lenti sferiche significativi vantaggi in termini di costi di produzione.

Fig. 1: Area otticamente efficace di una superficie sferica definita dal raggio Ra

Vantaggi di produzione

La geometria sferica consente processi di produzione semplificati e tempi di consegna più brevi, soprattutto per piccoli diametri in cui più ottiche possono essere fabbricate simultaneamente su un singolo substrato. La geometria uniforme della superficie semplifica anche l'ispezione ottica. Le tecniche di misurazione includono:

• Metodi tattili (profilometri, CMM)

• Metodi ottici (interferometri, CGH)

La produzione digitalizzata (ad es. il flusso di lavoro completamente automatizzato di asphericon) riduce i costi tramite l'ottimizzazione dei lotti.
Ampiamente utilizzate in:

• Metrologia

• Aerospaziale(ad es. spettrometri satellitari)

• Tecnologia medica(ad es. lampade a fessura per esami oculistici)
  Il loro basso costo, la rapida produzione e la versatilità le rendono fondamentali per l'ottica con eccellenti rapporti prezzo-prestazioni.

Ottimizzazione delle prestazioni ottiche

Le lenti sfericheutilizzano proprietà di raccolta, dispersione o focalizzazione per rifrangere la luce. Nei sistemi di imaging:

• La qualità dell'immagine può essere migliorata regolando la posizione della sorgente luminosa o le dimensioni dell'apertura.

• L'aberrazione sferica può essere ridotta tramite diaframmi che bloccano i raggi periferici.

• Combinazioni multi-lente (ad es. acromatici – lenti convesse/concave incollate) correggono le aberrazioni cromatiche/sferiche, comunemente utilizzate negli obiettivi fotografici.

Lenti sferiche
Le asferiche sono ideali per applicazioni che richiedono:

• Alta qualità dell'immagine

• Grandi aperture numeriche

• Minimizzazione dello spazio
  Queste ottiche a simmetria rotazionale presentano raggi di curvatura radialmente variabili (Fig. 2), che deviano dai profili sferici per migliorare significativamente le prestazioni di imaging.

Fig. 2: Confronto delle aree otticamente efficaci: superficie sferica vs. asferica

Caratteristiche chiave

• L'appiattimento periferico riduce l'aberrazione sferica assicurando che tutti i raggi incidenti convergano in un punto focale comune (Fig. 3).

• Elimina la sfocatura causata dall'aberrazione sferica.

• Definizione matematica della superficie (equazione asferica):

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• 
• Dove:
  $z$ = altezza sagittale
  $h$ = distanza dall'asse ottico
  $R$ = raggio di base
  $k$ = costante conica
  $A$2i= coefficienti asferici
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Fig. 3: Correzione dell'aberrazione sferica tramite superficie asferica

Miniaturizzazione del sistema
Le asferiche consentono progetti ottici compatti:

• Esempio: Espansori di fascio monolitici (ad es. a-BeamExpander di asphericon) riducono la lunghezza del sistema del 50% rispetto ai telescopi kepleriani/galileiani (Fig. 5).

• La riduzione del peso avvantaggia le applicazioni aerospaziali (ad es. satelliti di osservazione della Terra come Sentinel-4).

Fig. 5: Confronto delle dimensioni: BeamExpander vs. telescopi

tradizionali

Produzione e metrologia

• I progressi moderni consentono la produzione di volume ad alta precisione:

• Metodi: rettifica, lucidatura

  • Tecniche di misurazione:

  • Interferometria CGH

  • Sondaggio tattile

• Interferometria a onda inclinata (topografia della superficie in 20-30 secondi)

La produzione digitalizzata (ad es. il flusso di lavoro completamente automatizzato di asphericon) riduce i costi tramite l'ottimizzazione dei lotti.

• Applicazioni

• Sistemi laser (modellamento/espansione del fascio)

• Microscopia a fluorescenza

• Sistemi di proiezione

Strumentazione satellitare