Įvadas
Norint pasiekti optimalų našumą, svarbu pasirinkti tinkamą objektyvą savo vaizdo gavimo programai. Lęšiai būna įvairių formų ir formų, kurių kiekvienas turi savo unikalių savybių ir privalumų. Suprasti skirtumus tarp sferinių ir asferiniai lęšiai can help you make an informed decision that meets your specific needs. In this blog, you will learn more about the intricacies of both lenses, including their design, how they work, their applications, and the main considerations in choosing the right lens for an optical system.
Sferiniai lęšiai
Rutulio formos lęšiai turi tolygų kreivumą visame paviršiuje ir yra santykinai nebrangūs ir lengvai pagaminami, o asferiniai lęšiai yra labiau tokie. Tačiau sferiniai lęšiai gali nukentėti nuo efekto, vadinamo sferine aberacija, dėl kurio šviesos spinduliai, einantys pro jų kraštus, nesufokusuoja tinkamai, lyginant su tais, kurie praeina per jo centrą; naudojant didesnes diafragmas arba didelius padidinimo lygius, sukurti vaizdai gali atrodyti neryškūs dėl šio reiškinio.
Asferiniai lęšiai
Asferiniai lęšiai pasižymi sudėtingesniais profiliais su besikeičiančiais išlinkimais nuo centro iki krašto, todėl galima tiksliau sufokusuoti ir mažiau iškraipyti dėl sferinio iškraipymo, todėl gaunami aiškesni ir ryškesnio kontrasto vaizdai. Nors asferiniai lęšiai gali kainuoti daugiau ir juos pagaminti sunkiau nei įprastų lęšių dizaino lęšiai, dėl puikių optinių savybių jie yra naudingi didelio tikslumo taikymams.
Choosing Between Spherical and Aspheric Lenses
Asferinių ir sferinių lęšių pasirinkimas vaizduojant priklauso nuo jų paskirties; čia yra keletas svarstymų:
- Aiškumas ir raiška
Asferiniai lęšiai yra optimalus sprendimas vaizdavimo programoms, kurioms reikalinga didelė skiriamoji geba arba aiškumas dėl sumažėjusio sferinio iškraipymo. - Matymo laukas
Asferiniai lęšiai yra puikus pasirinkimas, kai reikia išplėsto matymo lauko be iškraipymų ir sukurti vienodesnius vaizdus visoje scenoje. - Kompaktiškumas
Asferinių lęšių dizainas gali būti kompaktiškesnis nei jų sferiniai analogai ir sumažinti dydį bei svorį, sujungiant kelis objektyvus į sistemą. - Kaina
Kai atsiranda biudžeto apribojimai, sferiniai lęšiai gali būti ekonomiška alternatyva, kuriai nereikia geresnių optinių savybių. Naudokite juos programoms, kuriose optinis veikimas nėra toks svarbus. - Specializuotos programos
Asferiniai lęšiai gali pagerinti fotografijos vaizdus. Asferiniai lęšiai gali būti naudojami įvairiose medicinos vaizdavimo srityse, tokiose kaip endoskopija ir oftalmologija. Aiškūs jų vaizdai padeda diagnozuoti. Be to, asferiniai lęšiai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį atliekant mokslinius tyrimus, kuriems reikalingi tikslūs matavimai ir aukštos kokybės vaizdo gavimo galimybės.
Rinkdamiesi objektyvus atsižvelkite į visus savo taikymo reikalavimus, įskaitant vaizdo kokybę, matymo lauko reikalavimus, objektyvo dizaino kompaktiškumą ir kainą. Asferiniai lęšiai geriau veikia naudojant aberacijas; sferinių gali pakakti, jei yra mažiau reikalaujančių ar ekonomiškų programų.
Kaip veikia sferiniai lęšiai?
Refrakcija įvyksta, kai šviesos spinduliai praeina pro sferinius lęšius, kurie juos sulenkia. Pagrindinis jų principas slypi apvaliame konstrukcijoje: į tokius lęšius patenkanti šviesa sąveikauja su kreiviniu paviršiumi, veda juos link konvergencijos (išgaubti lęšiai) arba divergencijos (įgaubti lęšiai).
Čia išsamiau apžvelgiama, kaip veikia sferiniai lęšiai, atsižvelgiant į jų tipą:
Išgaubti sferiniai lęšiai (konverguojantys lęšiai)
- Išgaubti lęšiai turi storesnius centrus nei jų kraštai. Learn about what is convex lens.
- Jų židinio taškas yra susikirtimo taškas, kuriame šviesos spinduliai patenka į išgaubtą stiklo lęšį, o jų keliai galiausiai susitinka židinio plokštumoje ir sukuria vaizdus.
- Išgaubti lęšiai sukurs apverstą vaizdą, jei jie yra už židinio nuotolio; kitu atveju jie sukurs virtualią inversiją.
Įgaubti sferiniai lęšiai (skirtingi lęšiai)
- Įgaubtų lęšių centras yra dar plonesnis nei jų kraštai. Po lūžio lygiagretūs šviesos spinduliai patenka į įgaubtą prizmę ir pasklinda (diverga).
- Atrodo, kad šviesos spinduliai nesusilieja į įspūdį, o sklinda iš to paties objektyvo taško, kuriame yra jų šaltinis – šis taškas vadinamas virtualiu židiniu.
- Kad ir kaip arti objektas būtų prie įgaubto lęšio, įgaubti lęšiai visada sukurs virtualius vaizdus, kurie yra sumažinti ir vertikaliai.
Šviesos fokusavimas per sferinį lęšį priklauso nuo jo kreivumo, jo konstrukcijoje naudojamų medžiagų lūžio rodiklių ir pro jį praeinančios šviesos bangos ilgių. Sferiniai lęšiai iškraipomi dėl vienodos kreivės; šviesa, patenkanti į jų kraštus, lūžta labiau nei ta, kuri patenka į jos centrą, todėl optinėje ašyje susidaro skirtingos fokusavimo vietos.
Kaip veikia asferiniai lęšiai?
Asferiniai lęšiai valdo kryptį, kuria šviesos spinduliai praeina per procesą, vadinamą refrakcija, panašiai kaip ir sferiniai, tačiau pasižymi dideliu paviršiaus kreivumo skirtumu; jų profiliai paprastai būna sudėtingesni nei sferiniai, kurių išlinkimai paprastai būna vienodi; todėl jie geriau ištaiso aberacijas (ypač sferines) dėl nevienodų paviršiaus kreivių; kaip tokie jie tiksliau fokusuoja šviesą į vieną židinio tašką; ištaisyti aberacijas, o ištaisyti aberacijas veiksmingiau dėl nevienodų paviršiaus išlinkimų, o ne vienodus išlinkimus, būdingus jų atitikmenų sferiniams atitikmenims, turintiems vienodus išlinkimus; Jie taip pat efektyviau fokusuoja šviesą į vieną tašką, kai sufokusuoja vieną tašką, nei leistų tradiciniai analogai.
Atidžiai pažiūrėkite į asferinį objektyvą, kad pamatytumėte jo funkcionalumą:
- Sudėtingas paviršiaus profilis
Asferiniai lęšiai turi paviršių, kurie iš centrų išsilenkia skirtingai, kad būtų kompensuojami iškraipymai ir kiti optiniai trūkumai, atsirandantys naudojant asferinius lęšius. Jų dizainas buvo matematiškai apskaičiuotas, siekiant kompensuoti šiuos optinius trūkumus ir išvengti iškraipymų, atsirandančių laikui bėgant. Asferiniai lęšiai turi galimybę pritaikyti savo kreivumą, todėl šviesos spinduliai, patenkantys iš jo centro arba krašto, susilieja viename židinio taške ir sukuria aiškesnį vaizdą. Tai darydami asferiniai lęšiai sumažina sferinę aberaciją, todėl vaizdai yra aiškesni ir ryškesni. - Sferinės aberacijos mažinimas
Šviesos spinduliai, praeinantys pro objektyvo kraštus, linkę sufokusuoti ne taip, kaip tie, kurie eina per jo centrą, todėl sferiniuose objektyvuose su plačiomis diafragmomis susidaro nemalonus susiliejimas. Unikali asferinių lęšių forma padeda ištaisyti aberacijas nukreipiant šviesos spindulius, kad jie visi susilietų viename centriniame taške. - Pagerinta vaizdo kokybė
Asferiniai lęšiai sukuria ryškesnius ir aiškesnius vaizdus visame regėjimo lauke, pašalindami arba sumažindami sferinius iškraipymus, todėl jie yra neįkainojami įrankiai didelio tikslumo vaizdavimo programoms, pvz., pažangiajai fotografijai, aukščiausios klasės optiniams instrumentams ar mokslinei įrangai. - Dizainas ir gamyba
Asferinių lęšių projektavimas ir gamyba reikalauja daugiau techninių įgūdžių. Gali prireikti naudoti pažangias gamybos technologijas, tokias kaip tikslus šlifavimas, poliravimas ir liejimas, kad jų paviršiaus išlinkimai būtų nevienodi.
Asferinių lęšių dizainas turi keletą privalumų, kurie nusveria jų iššūkius, įskaitant patobulintą optinį našumą arba kompaktiškesnes objektyvų konfigūracijas.
Kuo skiriasi asferiniai ir sferiniai lęšiai?
Asferiniai ir sferiniai optiniai lęšiai skiriasi tiek forma, tiek šviesos valdymo galimybėmis, sukurdami skirtingus privalumus ir trūkumus, priklausomai nuo to, kokiai paskirčiai lęšis bus naudojamas. Pateikiame išsamų palyginimą.
Forma ir paviršiaus kreivumas
- Sferiniai lęšiai: Sferiniai lęšiai turi paviršius, panašius į tuos, kurie yra ant kamuoliukų. Jų kreivumas yra vienodas visame paviršiuje; palengvina sferinio lęšio gamybą, tačiau sukuria galimų optinio iškraipymo problemų, susijusių su formos iškraipymu ir kitais iškraipymo mechanizmais.
- Asferiniai lęšiai: Priešingai nei jo sferinis pusbrolis, asferinio lęšio paviršiaus profilis yra ne toks vienodai išlenktas. Kreivumas keičiasi, kai šviesa juda iš centro į išorę link jos kraštų, kad būtų galima geriau kontroliuoti, kaip spinduliai bus lūžę; taip sumažinant arba net visiškai pašalinant iškraipymus ir optinius trūkumus.
Optinis našumas
- Sferinė aberacija: Kaip optinio veikimo dalis, sferinė aberacija atsiranda, kai šviesos spinduliai praeina pro objektyvo kraštą ir sufokusuoja kitose vietose nei šviesa, einanti per jo centrą, todėl naudojant plačias diafragmas ir didesnį padidinimą susidaro neryškūs vaizdai arba iškraipymai. Šis reiškinys dažnai sukelia neryškius efektus.
- Aberacijos korekcija ir asferiniai akiniai: Asferiniai lęšiai yra specialiai pagaminti lęšiai, skirti ištaisyti aberacijas, kurias sukelia sferinė aberacija arba kiti šviesos spindulių nelygumai, tiksliau fokusuojant į vieną tašką; taip gaunami aiškesni ir ryškesni vaizdai.
Gamybos kaina ir sudėtingumas
- Sferinių lęšių gamyba: Kadangi sferinius lęšius gaminti gana paprasta, jų gamybos sąnaudos paprastai yra pigesnės ir plačiai naudojamos daugeliui pritaikymų dėl patogumo ir prieinamumo.
- Asferinis objektyvas: Asferinių lęšių dizainas reikalauja didesnių techninių įgūdžių. Norint sukurti nevienodus asferinių lęšių kreivumus, reikia naudoti pažangias technologijas, įskaitant formavimą, šlifavimą ir poliravimą – tai taip pat padidina išlaidas, tačiau dėl puikios optinės charakteristikos dažnai pateisinamos visos papildomos išlaidos, susijusios su šių lęšių įsigijimu.
Programos
- Sferinis objektyvas: Dėl savo paprastumo ir mažų sąnaudų sferiniai lęšiai yra puikus sprendimas, kai optimalus optinis našumas nėra būtinas, įskaitant akinius ir pagrindinius fotoaparato lęšius, be daugelio kitų optinių įrenginių. Jie netgi gali padėti sumažinti išlaidas.
- Asferiniai lęšiai: Dėl išskirtinio optinio našumo asferiniai gaminiai yra idealus sprendimas toms programoms, kurioms reikalingas tikslumas ir vaizdo kokybė. Įprastas asferinių objektyvų pritaikymas apima fotografijos įrangą, pvz., aukščiausios klasės DSLR fotoaparatus arba profesionalių objektyvų sistemas, skirtas moksliniams eksperimentams, kuriems reikalingas didesnis tikslumas, nei galima gauti naudojant įprastus sferinius objektyvus; Arba jie gali leisti sukurti kompaktiškesnius optinius dizainus, visiškai pakeičiant kelias sferinių lęšių sistemas.
Sferiniai ir asferiniai lęšiai turėtų būti parinkti atsižvelgiant į jūsų taikymo reikalavimus, įskaitant optines charakteristikas, dizaino sudėtingumą ir sąnaudas. Asferiniai lęšiai pasižymi didesniu tikslumu ir tuo pat metu yra prieinamas sprendimas daugeliui bendrosios paskirties. priešingai, asferiniai lęšiai paprastai siūlo geresnę vaizdo kokybę nei jų sferiniai lęšiai.
Kaip rasti tinkamus asferinius ir sferinius lęšius?
Norint rasti asferinį arba sferinį lęšį, atitinkantį jūsų poreikius, reikia atsižvelgti į keletą pagrindinių aspektų, ypač fotonikos srityje. Fotonika yra plati sritis, apimanti viską, pradedant telekomunikacijų sistemomis ir lazerio spindulių sistemomis, baigiant medicinine fotonika, taip pat jutikliais, kuriems reikalingi lęšiai – šis išsamus vadovas gali padėti pasirinkti tinkamo tipo lęšius fotonikos programoms.
Programos reikalavimų supratimas
- Aiškumas ir raiška yra svarbios programos, tokios kaip šviesolaidinės ryšio sistemos, didelio tikslumo lazerinės sistemos ir panašios sistemos; tokiose programose dažnai pirmenybė teikiama asferiniams lęšiams, nes jie sumažina sferinius iškraipymus.
- Spindulio fokusavimas ir formavimas: Fokusavimas ir formavimas yra neatskiriama lazerinių sistemų, naudojamų medicininėms procedūroms, taip pat pjovimui, graviravimui ir kitiems medicinos tikslams, dalis. Asferiniai lęšiai gali pagerinti spindulio fokusavimą, kad sumažintų iškraipymus ir padidintų sistemos efektyvumą.
- Platus matymo laukas: fotonikos programos dažnai reikalauja plataus matymo laukų, kurie neiškraipo, pavyzdžiui, vaizdo gavimo sistemos ir jutikliai. Asferinis objektyvas suteikia plokštesnį lauką ir vienodesnį vaizdą visose scenose.
Dizainas ir kompaktiškumas
- Optinės sistemos dydis: Erdvės apribojimai gali kelti problemų dėl miniatiūrinių ir nešiojamų fotoninių įrenginių, ypač asferinių lęšių dizainas gali tapti mažesnis ir lengvesnis, kai optinėje sistemoje yra mažiau lęšių. Dėl šio požiūrio asferiniai dizainai dar labiau taupo erdvę.
- Integracija su kitomis optinėmis dalimis: Atidžiai apsvarstykite, kaip jūsų objektyvas bus integruotas su kitomis optinėmis jūsų sistemos dalimis. Ašiniai lęšiai yra labiau pritaikomi ir leidžia lengviau integruoti.
Įvertinkite išlaidas ir našumą
- Biudžeto apribojimai: Nors asferiniai lęšiai paprastai kainuoja daugiau, jų puikios savybės atperka visas papildomas išlaidas. Priimdami asferinių lęšių pirkimo sprendimus, skirkite laiko pasverti naudą ir kainą/našumą; Arba sferiniai lęšiai gali padėti sutaupyti tais atvejais, kai tikslus tikslumas yra mažesnis.
- Mastelio keitimas ir garsumas: Didelio masto gaminiams ar pritaikymams asferinių lęšių ir jų atitikmenų sferinių lęšių kainų skirtumai gali būti dideli; protinga įvertinti, ar asferinių lęšių pranašumai pateisina jų didesnes išlaidas. Jei tai tinka jums, atidžiai atkreipkite dėmesį, ar perjungti verta, kai pasirenkate asferinį ir sferinį objektyvą.
Aptarkite tiekėjų galimybes
- Tiekėjo galimybės: Ne kiekvienas objektyvų gamintojas specializuojasi aukštos kokybės asferinėje optikoje; todėl protinga pasikonsultuoti su keliais lęšių tiekėjais dėl jų gamybos galimybių, kokybės kontrolės procesų ir gebėjimo atitikti specifinius reikalavimus. Prieš pasirinkdami objektyvo pardavėją, pasikalbėkite su keliais objektyvų gamintojais apie gamybos galimybes.
- Individualūs sprendimai: Off-the-shelf lenses may not meet all photonics application needs; to find custom lenses specifically to your application specifications, work with suppliers who offer services for custom lens design and manufacture. Aspherical custom lenses may even be manufactured to your precise application specifications!
Testavimas ir prototipų kūrimas
- Prototipo bandymas: Prieš pasirinkdami objektyvą, sukurkite optinės sistemos prototipą naudodami asferinius ir sferinius lęšius, kad palygintumėte jų našumą pagal jūsų pritaikymą ir rastumėte, kuris objektyvas geriausiai atitinka jūsų reikalavimus. Atliekant tokius bandymus, šis bandymas padeda žymiai susiaurinti jūsų pasirinkimo galimybes ir padėti nustatyti jums ir jūsų poreikiams tinkamiausią.
- Atsiliepimai ir kartojimas: Peržiūrėkite duomenis, gautus kuriant prototipus, kad patobulintumėte savo optinį dizainą ir objektyvo pasirinkimo procesą, glaudžiai bendradarbiaudami su tiekėjais, siekdami idealaus rezultato. Bendradarbiavimas taip pat gali būti labai svarbus ieškant optimalaus dizaino.
Renkantis asferinį arba sferinį lęšį fotonikos reikmėms, reikia atidžiai apsvarstyti taikymo reikalavimus, projektavimo veiksnius, sąnaudų ir našumo aspektus bei bendradarbiavimą su tiekėjais – kad būtų pasiektas norimas fotonikos sistemos našumas organizuojant objektyvų pasirinkimą.
Taikymas buitinės elektronikos srityje
Tiek sferiniai, tiek asferiniai lęšiai atlieka svarbų vaidmenį plataus vartojimo elektronikoje, kiekvienas iš jų suteikia skirtingų privalumų įvairiems įrenginiams.
Fotoaparatai ir fotografija
Fotografijos srityje asferiniai lęšiai vertinami dėl jų gebėjimo sumažinti iškraipymus ir užtikrinti didelį vaizdo aiškumą, todėl jie yra būtini profesionaliuose fotoaparatuose ir aukščiausios klasės išmaniuosiuose telefonuose. Jie padeda pasiekti ryškų vaizdą su tiksliu fokusavimu, o tai svarbu detaliai fotografuojant ir filmuojant. Sferiniai objektyvai, nors ir nėra tokie pažangūs mažinant aberacijas, dažniausiai naudojami pradinio lygio fotoaparatuose, kur ekonomiškumas yra prioritetas.
Virtuali realybė (VR) ir papildyta realybė (AR)
VR ir AR sistemoms reikalingi objektyvai, galintys užtikrinti platų matymo lauką su minimaliais iškraipymais. Asferiniai lęšiai puikiai tinka šioms reikmėms, nes gali pateikti aiškų ir įtraukiantį vaizdą, pagerinantį naudotojo patirtį. Asferinių lęšių tikslumas užtikrina, kad vartotojai suvoktų virtualius objektus su minimaliais optiniais trūkumais, o tai labai svarbu norint išlaikyti tikroviškumą ir panardinimą į VR ir AR aplinkas.
Ekrano technologija
Ekrano technologijose, tokiose kaip projektoriai ir papildytos realybės ekranai, pasirinkimas tarp sferinių ir asferinių lęšių gali turėti įtakos vaizdo kokybei ir įrenginio kompaktiškumui. Asferiniai lęšiai padeda sukurti vienodus ir aukštos kokybės vaizdus visame ekrano paviršiuje, o sferiniai lęšiai gali būti naudojami ekonomiškesniuose sprendimuose, kur didelis tikslumas nėra toks svarbus.
Priežiūra ir ilgaamžiškumas
Optinių sistemų ilgaamžiškumas ir priežiūra yra svarbūs veiksniai renkantis tarp sferinių ir asferinių lęšių. Kiekvienas tipas turi skirtingus priežiūros iššūkius ir ilgaamžiškumo charakteristikas.
Patvarumas
Asferiniai lęšiai dėl sudėtingo gamybos proceso ir medžiagų gali būti jautresni ir jautresni pažeidimams, jei jie netinkamai naudojami. Norint išlaikyti tikslumą ir našumą, juos reikia kruopščiai tvarkyti ir laikyti. Kita vertus, sferiniai lęšiai, kurių konstrukcija ir konstrukcija yra paprastesni, yra tvirtesni ir mažiau linkę sugadinti, todėl jie yra patvarus pasirinkimas sudėtingose srityse ir aplinkoje.
Priežiūra
Asferinių lęšių priežiūros reikalavimai paprastai yra aukštesni dėl sudėtingų paviršiaus profilių, todėl valymas ir išlygiavimas gali būti sudėtingesnis. Gali prireikti specialių įrankių ir metodų, kad jie išliktų optimalios būklės. Sferinius lęšius, kurių kreivumas yra paprastesnis, lengviau valyti ir prižiūrėti, todėl sutrumpėja laikas ir išlaidos, susijusios su jų priežiūra.
Pakeitimas ir remontas
Kalbant apie keitimą ir taisymą, sferiniai lęšiai siūlo paprastesnius sprendimus. Jų plačiai paplitęs naudojimas ir paprastesnis dizainas reiškia, kad pakaitalai paprastai yra lengviau prieinami ir pigesni. Asferiniai lęšiai dėl savo specifinio pobūdžio gali būti susiję su ilgesniu pakeitimo terminu ir didesnėmis sąnaudomis, ypač jei reikia pasirinktinio dizaino.
Apibendrinant
Norint pasirinkti tinkamą objektyvo tipą vaizdo gavimo programai, reikia gerai suprasti konkrečius projekto reikalavimus ir apribojimus. Sferiniai lęšiai pasižymi paprastumu ir ekonomiškumu, kai naudojami mažiau reiklūs tikslai, o asferiniai lęšiai užtikrina puikų optinį našumą atliekant didelio tikslumo užduotis. Atsižvelgdami į tokius veiksnius kaip aiškumas, matymo laukas, kompaktiškumas, kaina ir tiekėjo galimybės, galite priimti pagrįstą sprendimą, atitinkantį jūsų poreikius. Objektyvo technologijos naujovės ir toliau plečia galimybes, todėl tai yra įdomus laikas optinių sistemų plėtrai.
