Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Линзаның түрі
Type of lens
Асфералық линза немесе асфера (көбінесе көз бөлшектерінде ASPH деп белгіленеді) – беткей пішіні сфераның немесе цилиндрдің бөлігі болып табылмайтын линза. Фотографияда асфералық элементі бар линза жиынтығы көбінесе асфералық линза деп аталады. Асфераның күрделі беткей пішіні шар тәрізді аберрацияны азайтуы немесе жоюы мүмкін, сондай-ақ қарапайым линзамен салыстырғанда астигматизм сияқты басқа оптикалық аберрацияларды да азайтады. Бір асфералық линза көбінесе әлдеқайда күрделі көп линзалы жүйенің орнына қолданылуы мүмкін. Соның салдарынан құрылғы кішкентай және жеңіл, кейде көп линзалы конструкциядан арзан болады. Асфералық элементтер аберрацияларды азайту үшін көп элементті кең бұрышты және жылдам стандартты линзаларды жобалауда қолданылады. Олар сондай-ақ Шмидт камераларында және Шмидт-Кассегрен телескоптарында қолданылатын асфералық Шмидт түзету тақтасы сияқты шағылыстыратын элементтермен (катадиоптрикалық жүйелер) бірге қолданылады. Диодты лазерлерді бағыттау үшін кішкентай қалыпталған асфералар жиі қолданылады. Асфералық линзалар кейде көзілдіріктерге де қолданылады. Асфералық көзілдірік линзалары стандартты "жақсы формадағы" линзаларға қарағанда көбінесе линзаның оптикалық центрінен басқа бағытта қарағанда айқын көруді қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, линзаның ұлғайту әсерін азайту екі көзде әртүрлі күшке ие рецепттермен (анизометропия) көмектесе алады. Оптикалық сапаға қатысты емес, олар линзаны жіңірек етуге мүмкіндік береді, сондай-ақ көрерменнің көзін басқа адамдар көретіндей бұрмаламай, жақсы эстетикалық көрініс тудырады.
An aspheric lens or asphere (often labeled ASPH on eye pieces) is a lens whose surface profiles are not portions of a sphere or cylinder. In photography, a lens assembly that includes an aspheric element is often called an aspherical lens. The asphere's more complex surface profile can reduce or eliminate spherical aberration and also reduce other optical aberrations such as astigmatism, compared to a simple lens. A single aspheric lens can often replace a much more complex multi lens system. The resulting device is smaller and lighter, and sometimes cheaper than the multi lens design. Aspheric elements are used in the design of multi element wide angle and fast normal lenses to reduce aberrations. They are also used in combination with reflective elements (catadioptric systems) such as the aspherical Schmidt corrector plate used in the Schmidt cameras and the Schmidt–Cassegrain telescopes. Small molded aspheres are often used for collimating diode lasers. Aspheric lenses are also sometimes used for eyeglasses. Aspheric eyeglass lenses allow for crisper vision than standard "best form" lenses, mostly when looking in other directions than the lens optical center. Moreover, the reduction of the magnification effect of a lens may help with prescriptions that have different powers in the 2 eyes (anisometropia). Not related to the optical quality, they may give a thinner lens, and also distort the viewer's eyes less as seen by other people, producing better aesthetic appearance.
Өндiру
Шағын шыны немесе пластикалық асфералық линзаларды қалыптау арқылы жасауға болады, бұл арзан көлемді өндіріске мүмкіндік береді. Төмен құны мен жақсы өнімділігіне байланысты, қалыпталған асфералар арзан тұтынушы камераларында, камералы телефондарда және CD ойнатқыштарында кеңінен қолданылады. Одан кейін олар соңғы пішініне дейін жылтыратылады. Шмидт жүйелері сияқты басқа конструкцияларда асфералық түзету тақтасын жасау үшін оптикалық параллель тақтаға вакуум арқылы қисық пішін беріледі, содан кейін ол бір жағынан "жазық" жылтыратылады. Асфералық беттерді оптикаға сәйкес келетін серпімді беті бар кішкентай құралмен жылтырату арқылы да жасауға болады, бірақ бет пішіні мен сапасын дәл бақылау қиын, және құрал тозған сайын нәтижелер өзгеруі мүмкін. Бір нүктелі алмасты кесу – бұл баламалы процесс, онда компьютермен басқарылатын токарлық станок алмаз ұшын пайдаланып шыны немесе басқа оптикалық материалға қажетті пішінді тікелей кеседі. Алмаздық кесу баяу процесс болып табылады және қолданылатын материалдардың түрлерімен, сондай-ақ қол жетімді беттік дәлдік пен тегістікпен шектеулерге ие.
Small glass or plastic aspheric lenses can be made by molding, which allows cheap mass production. Due to their low cost and good performance, molded aspheres are commonly used in inexpensive consumer cameras, camera phones, and CD players. which is then polished to its final shape. In other designs, such as the Schmidt systems, the aspheric corrector plate can be made by using a vacuum to distort an optically parallel plate into a curve which is then polished "flat" on one side. Aspheric surfaces can also be made by polishing with a small tool with a compliant surface that conforms to the optic, although precise control of the surface form and quality is difficult, and the results may change as the tool wears. Single point diamond turning is an alternate process, in which a computer controlled lathe uses a diamond tip to directly cut the desired profile into a piece of glass or another optical material. Diamond turning is slow and has limitations in the materials on which it can be used, and the surface accuracy and smoothness that can be achieved.
Байланыссыз өлшеу
Сезімтал немесе жылтыратылған беттерді өлшеу үшін интерферометрлер қолданылады. Өлшенетін беттен шағылысқан сәулені эталондық сәулемен үйлестіру арқылы интерферограмма деп аталатын қателік карталары жасалады, олар бет пішінінің толық ауытқуын көрсетеді.
Interferometers are used when measuring sensitive or polished surfaces. By superimposing a reference beam with the beam reflected from the surface to be measured, error maps, known as interferograms, are created which represent a full field deviation of the surface shape.
Компьютерлік холограмма (КГХ)
Компьютерлік жасалған голограммалар (КЖГ) линзаның номиналды геометриядан ауытқуын интерферометриялық жолмен анықтау әдісін ұсынады. Олар мақсатталған пішінде асфералық толқынды құрады, соның арқасында линзаның мақсатталған пішіннен ауытқуын интерференциялық кескінде анықтауға болады. КЖГ әрбір сынақ үлгісі үшін жеке дайындалуы тиіс, демек, тек сериялық өндірісте ғана экономикалық тұрғыдан тиімді.
Computer generated holograms (CGHs) represent a method for the interferometric determination of the deviation of the lens from the nominal geometry. These generate an aspherical wavefront in the target shape and thus enable the determination of deviations of the lens from the target shape in an interference image. CGHs must be manufactured specifically for each test item and are therefore only economical for series production.
Интерферометриялық өлшеу
Тағы бір мүмкіндік – асфераларды кіші аудандарда интерферометриялық түрде өлшеу, ең жақсы сәйкес келетін сферадан минимал бұрылыстармен, және кейіннен кіші өлшемдерді толық беттік интерферограммаға біріктіру. Бұл әдіс компьютерлік генерацияланған голограммалармен (CGH) салыстырғанда өте икемді, сонымен қатар прототиптерді және шағын партияларды өндіруге қолайлы.
Another possibility is the interferometric measurement of aspheres in subareas, with minimal deviations to the best fit sphere, and subsequent combination of the submeasurements to a full surface interferogram. These are very flexible in comparison to CGHs and are also suitable for the production of prototypes and small series.
Офтальмологиялық қолданыстар
Басқа да көруді түзету линзалары сияқты, асфералық линзаларды дөңгелек немесе ойыс деп жіктеуге болады. Дөңгелек асфералық қисықтар көбінесе пресбиопиялық варифокальды линзаларда линзаның бір бөлігінде оптикалық күшті арттыру үшін қолданылады, бұл оқу сияқты жақын арадағы тапсырмаларға көмектеседі. Оқу бөлігі – асфералық "прогрессивті қосымша". Сонымен қатар, көздің хрустальдығы алынған жағдайда немесе жоғары гиперметропияда жоғары күшті асфералық линзалар тағайындалуы мүмкін, бірақ бұл практика көнеріп барады, оның орнына көз ішілік линзалардың хирургиялық имплантациясы қолданылады. Көптеген дөңгелек линзалар рецептілерді реттейтін мемлекеттік органдармен бекітілген. Ойыс асфералар жоғары миопияны түзету үшін қолданылады. Оларды оптикалық дүкендерден тікелей сатып алуға болады, бірақ олар көбінесе сәйкес келетін дәрігердің нұсқауы бойынша арнайы тапсырыспен алынады, дәл протез сияқты, ол әр адамға жеке сәйкестендіріледі. Рецепті орындау үшін оптиктерге қол жетімді линзалардың күшінің диапазоны, тіпті асфералық формада болса да, торлық қабықта қалыптасқан бейне өлшемімен шектеледі. Жоғары теріс линзалар бейнені соншалықты кішірейтеді, пішін мен форманы ажырату қиын, әдетте -15 диоптрияда, ал жоғары оң линзалар бейне туннелін соншалықты кеңейтеді, заттар азайған көру өрісіне кіріп-шығады, әдетте +15 диоптрияда. Алыс және жақын көруді түзетуге арналған рецепттерде линзаның қисығы шынының шеттеріне қарай тегістеледі, бірақ пресбиопия үшін прогрессивті оқу қосымшасында біртіндеп өтетін варифокальды бөліктер күші біртіндеп артады. Миопияға арналған жоғары теріс асфераларға прогрессивті қосымша бөліктер қажет емес, себебі линзаның қисықтығының дизайны линзаның ортасынан шетіне қарай теріс күшті азайтады/оң күшті арттырады. Гиперметропияға арналған жоғары оң асфералар шеттерінде оң күшті азайтады. Жоғары оң линзалардың асфералық қисығы линзаның алдыңғы бетіне, ал жоғары теріс линзалардың асфералық қисығы линзаның артқы бетіне жасалады. Оң линзалар үшін оқуға арналған прогрессивті қосымша бөліктері де линзаның алдыңғы бетіне өңделеді. Асфералардың біріктірілген қисығы скотоманы – сақина тәрізді соқыр нүктені азайтады.
Like other lenses for vision correction, aspheric lenses can be categorized as convex or concave. Convex aspheric curvatures are used in many presbyopic vari focal lenses to increase the optical power over part of the lens, aiding in near pointed tasks such as reading. The reading portion is an aspheric "progressive add". Also, in aphakia or extreme hyperopia, high plus power aspheric lenses can be prescribed, but this practice is becoming obsolete, replaced by surgical implants of intra ocular lenses. Many convex types of lens have been approved by governing agencies regulating prescriptions. Concave aspheres are used for the correction of high myopia. They are not commercially available from optical dispensaries, but rather must be specially ordered with instructions from the fitting practitioner, much like how a prosthetic is customized for an individual. The range of lens powers available to dispensing opticians for filling prescriptions, even in an aspheric form, is limited practically by the size of the image formed on the retina. High minus lenses cause an image so small that shape and form aren't discernible, generally at about −15 diopters, while high plus lenses cause a tunnel of imagery so large that objects appear to pop in and out of a reduced field of view, generally at about +15 diopters. In prescriptions for both farsightedness and nearsightedness, the lens curve flattens toward the edge of the glass, except for progressive reading adds for presbyopia, where seamless vari focal portions change toward a progressively more plus diopter. High minus aspheres for myopes do not necessarily need progressive add portions, because the design of the lens curvature already progresses toward a less minus/more plus dioptric power from the center of the lens to the edge. High plus aspheres for hyperopes progress toward less plus at the periphery. The aspheric curvature on high plus lenses are ground on the anterior side of the lens, whereas the aspheric curvature of high minus lenses are ground onto the posterior side of the lens. Progressive add reading portions for plus lenses are also ground onto the anterior surface of the lens. The blended curvature of aspheres reduces scotoma, a ringed blind spot.
Камера линзалары
Асфералық элементтер көбінесе камера линзаларында қолданылады. Мұндай өнімдердің атауларында бұл көбінесе ASPH деген қысқарту түрінде көрсетіледі.
Aspheric elements are often used in camera lenses. This is often indicated by the abbreviation ASPH in the names of such products.
Тарих
10 ғасырдағы араб физигі Ибн Сахл шар және парабола пішіндес беттердің үйлесімі, қазір анакластикалық немесе асфериялық линза деп аталатын, жарықты ең аз бұрмалаумен шоғырландыратынын анықтады. Сфералық аберрацияны түзету үшін асфериялық линза жасауға алғашқы тырысқандар 1620 жылдары Рене Декарт, ал 1670 жылдары Кристиан Гюйгенс болды; Декарттың осы мақсат үшін құрастырған пішінінің қимасы Картезиялық эллипс деп аталады. 10 немесе 11 ғасырға жататын Готланд аралындағы викингтердің қазыналарынан табылған Висби линзалары да асфериялық, бірақ олардың бейнелеу сапасы әртүрлі – бір жағдайда заманауи асфериялық линзаларға ұқсас, ал екінші жағдайда шар тәрізді линзалардан нашар. Линзалардың шығу тегі және мақсаты әлі белгісіз (олар бейнелеу үшін емес, әшекей ретінде жасалған болуы мүмкін). Үш асфериялық элементі бар телескопты қатысушылар «көрнеу бұрышын ұлғайтып, объектілерді пропорцияларын дәл сақтап, түс бұрмалаусыз кеңірек апертурамен [қалыпты, бірақ өте жақсы телескоптан] асып түседі» деп бағалады. Бұл линза сол кезде өте жоғары бағаланды. Асфериялық элементтер мембраналық полировка әдісі арқылы жасалды.
Ibn sahl, a 10th century Arab physicist figured out that a combination of spherical and parabolic surfaces, which is now known as anaclastic lens or aspheric lens, focuses light with minimal aberration. Early attempts at making aspheric lenses to correct spherical aberration were made by René Descartes in the 1620s, and by Christiaan Huygens in the 1670s; the cross section of the shape devised by Descartes for this purpose is known as a Cartesian oval. The Visby lenses found in Viking treasures on the island of Gotland dating from the 10th or 11th century are also aspheric, but exhibit a wide variety of image qualities, ranging from similar to modern aspherics in one case to worse than spheric lenses in others. The origin of the lenses is unknown, as is their purpose (they may have been made as jewelry rather than for imaging). A telescope containing three aspheric elements was judged by those present "to exceed [a common, but very good telescope] in goodness, by taking in a greater Angle and representing the Objects more exactly in their respective proportions, and enduring a greater Aperture, free from Colours." This lens received a great deal of industry acclaim during its day. The aspheric elements were created by the use of a membrane polishing technique.
Асфералық линзалар жүйелерін сынау
Линза жүйесінің оптикалық сапасын оптикалық немесе физикалық зертханада, стендтік диафрагмалар, оптикалық түтіктер, линзалар және жарық көзі қолданып тексеруге болады. Рефракциялық және рефлекциялық оптикалық қасиеттерді толқын ұзындығына қарай кестелеп, жүйе өнімділігін шамалауға болады; сондай-ақ, толеранттылықтар мен қателерді де бағалауға болады. Фокус сақталуынан басқа, асфералық линза жүйелері қолдану алдында аберрацияларға тексеріледі. Интерферометрлерді пайдалану оптикалық беттерді тексерудің стандартты әдісіне айналды. Әдеттегі интерферометрлік сынақтар жазық және сфералық оптикалық элементтер үшін жасалады. Сынақ кезінде нөлдік түзетушіні қолдану беттің асфералық бөлігін жоюға және жазық немесе сфералық эталонды пайдаланып сынауға мүмкіндік береді.
The optical quality of a lens system can be tested in an optics or physics laboratory using bench apertures, optic tubes, lenses, and a source. Refractive and reflective optical properties can be tabulated as a function of wavelength, to approximate system performances; tolerances and errors can also be evaluated. In addition to focal integrity, aspheric lens systems can be tested for aberrations before being deployed. The use of interferometers has become a standard method of testing optical surfaces. Typical interferometer testing is done for flat and spherical optical elements. The use of a null corrector in the test can remove the aspheric component of the surface and allow testing using a flat or spherical reference.
Табиғатта
Триобиттер, ең алғашқы және күрделі көздері болған жануарлардың бірі, линзаларында екі ассферикалық элементтері болған.
Trilobites, one of the earliest types of animal with sophisticated eyes, had lenses with two aspheric elements.