Le lenti asferiche sono elementi ottici dotati di almeno una superficie non sferica, che garantiscono un maggiore controllo sui percorsi della luce e contribuiscono a ridurre le aberrazioni nei sistemi di imaging e laser utilizzati in ambito militare. Trovano impiego nei mirini delle armi, nei sensori di sorveglianza, nei sistemi di imaging termico, nella modellazione del raggio laser, nella collimazione e in altri sistemi ottici compatti.
Questa pagina presenta fornitori di lenti asferiche che offrono modelli a simmetria rotazionale, acilindrici, in vetro stampato, in vetro lucidato, in polimero, lavorati al diamante per l’infrarosso e ibridi rifrattivi-diffrattivi.
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Ottica per immagini termiche: potenziare l'eccellenza dei sistemi EO per la difesa
Soluzioni ottiche e fotoniche di precisione per sistemi di imaging, rilevamento e puntamento nel settore della difesa
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Le lenti asferiche presentano almeno una superficie con un profilo diverso da quello sferico, consentendo alla superficie stessa di modificare il modo in cui i raggi luminosi vengono rifratti mentre attraversano la lente. Ciò offre ai progettisti ottici un maggiore controllo sul percorso della luce, in particolare in prossimità del bordo dell’apertura, dove una superficie sferica può generare aberrazioni significative.
Nei sistemi ottici per la difesa, gli elementi asferici vengono impiegati in gruppi ottici di imaging, mirini per armi, sensori di sorveglianza e ottiche laser, dove il materiale della lente, il profilo della superficie e i rivestimenti interagiscono con altri elementi ottici per dirigere la luce verso un sensore o modellare un raggio laser. Il progetto risultante dipende da fattori quali la lunghezza d’onda operativa, la qualità richiesta dell’immagine o del raggio, lo spazio disponibile e le condizioni ambientali a cui l’apparecchiatura deve resistere.
Lente asferica prodotta da Torrent Photonics, azienda specializzata nella produzione di lenti asferiche.
Una lente asferica è in grado di portare la luce che attraversa diverse parti della sua apertura a una messa a fuoco più ravvicinata su un sensore di immagine, contribuendo a controllare l’aberrazione sferica che altrimenti ridurrebbe la nitidezza dell’immagine. I progettisti ottici possono combinare elementi asferici e convenzionali per ottenere la risoluzione richiesta e mantenere prestazioni adeguate in tutto il campo visivo previsto.
Una lente collimatrice asferica è in grado di raccogliere la luce proveniente da una sorgente laser e produrre un fascio con divergenza ridotta, mentre le superfici asferiche possono essere incorporate anche in gruppi di messa a fuoco in cui la forma e la qualità del fascio sono fondamentali. In queste applicazioni, il materiale della lente e i rivestimenti devono essere selezionati in modo da adattarsi alla lunghezza d’onda del laser, alla potenza operativa e ad altri requisiti del sistema.
Un singolo elemento asferico può talvolta fornire correzioni che altrimenti richiederebbero diversi elementi sferici, riducendo potenzialmente il numero di componenti necessari in un gruppo ottico. Ciò consente di accorciare il percorso ottico e ridurre il peso del sistema, il che risulta particolarmente utile nelle apparecchiature portatili e nei carichi utili dei sensori con spazio limitato, sebbene il vantaggio complessivo dipenda dalla progettazione ottica complessiva, compresi i supporti e le tolleranze richieste.
I sistemi grandangolari e le lenti con grandi aperture possono risultare difficili da correggere utilizzando esclusivamente superfici sferiche, in particolare laddove le aberrazioni aumentano verso i bordi del campo visivo. L’integrazione di una superficie asferica offre ai progettisti un maggiore controllo su tali aberrazioni, sebbene la progettazione e il posizionamento degli altri elementi ottici rimangano comunque fondamentali per gestire le prestazioni fuori asse e la distorsione.
Le lenti asferiche possono essere classificate sia in base alla geometria della superficie sia al processo di produzione utilizzato per realizzarle; pertanto, le configurazioni riportate di seguito possono sovrapporsi. Una lente asferica a simmetria rotazionale, ad esempio, può essere prodotta mediante stampaggio, lucidatura o tornitura, a seconda del materiale e dei requisiti prestazionali.
| Configurazione | Geometria della superficie e fabbricazione | Materiali idonei | Vantaggi ottici e impieghi nel settore della difesa |
| Lenti asferiche a simmetria rotazionale | Il profilo della superficie varia dal centro verso il bordo attorno a un asse ottico comune e può essere realizzato mediante stampaggio, lucidatura o tornitura. | Vetro ottico, polimeri e materiali selezionati per l’infrarosso. | Garantiscono la correzione delle aberrazioni per sistemi ottici di imaging, puntamento e laser. |
| Lenti acilindriche | Un profilo asferico fornisce potenza ottica principalmente lungo un unico asse anziché simmetricamente attorno a un asse comune. | Vetro e polimeri selezionati. | Modellano o focalizzano la luce in modo diverso lungo due assi, anche nei sistemi di condizionamento del raggio laser. |
| Lenti asferiche in vetro stampato | Il vetro riscaldato viene modellato contro uno stampo di precisione per creare il profilo asferico richiesto. | Vetri compatibili con il processo di stampaggio. | Forniscono elementi ottici ripetibili per gruppi compatti di imaging e illuminazione. |
| Lenti asferiche in vetro lucidato | Il profilo asferico specificato della superficie viene generato e rifinito mediante processi di lucidatura di precisione. | Vetri ottici idonei. | Soddisfano requisiti esigenti di precisione superficiale e consentono la realizzazione di lenti asferiche su misura. |
| Lenti asferiche a infrarossi lavorate con tornitura al diamante | Un utensile di precisione incide il profilo asferico direttamente in un materiale idoneo alla tornitura al diamante. | Germanio e altri materiali compatibili con l’infrarosso. | Adatti ai sistemi di termografia e alle applicazioni di controllo del fascio a infrarossi. |
| Lenti asferiche in polimero stampato | Il polimero ottico viene modellato in uno stampo di precisione per riprodurre il profilo asferico richiesto. | Polimeri ottici. | Possono ridurre il peso in assemblaggi ottici adatti alla luce visibile o al vicino infrarosso. |
| Lenti asferiche ibride rifrattive e diffrattive | Una superficie asferica rifrattiva è combinata con una struttura ottica diffrattiva all’interno dello stesso progetto. | Materiali adatti al processo di fabbricazione richiesto e alla banda spettrale. | Garantiscono un controllo aggiuntivo delle aberrazioni nei sistemi ottici compatti. |
Le lenti asferiche fanno parte di una gamma più ampia di approcci di progettazione ottica, ciascuno dei quali affronta diversi aspetti delle prestazioni del sistema.
L’approccio più idoneo dipende quindi dalle aberrazioni da correggere, dallo spazio di alloggiamento disponibile e dalle prestazioni richieste nell’intera banda spettrale operativa.
Le specifiche di una lente asferica devono tenere conto non solo delle caratteristiche del singolo elemento, ma anche del suo ruolo all’interno dell’intero sistema ottico.
Per le lenti asferiche personalizzate, metodi di misurazione e criteri di accettazione chiaramente definiti contribuiscono a garantire che i componenti prodotti soddisfino le tolleranze e i requisiti prestazionali stabiliti dalla progettazione ottica.
I progressi nella produzione e nella progettazione dei sistemi ottici continuano ad ampliare le modalità con cui le superfici asferiche possono essere integrate nei sistemi ottici per la difesa.
Questi sviluppi risultano particolarmente preziosi quando la geometria della superficie e il processo di produzione selezionati rispondono a un requisito ottico chiaramente definito all’interno del sistema nel suo complesso.
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