Phân tích nguyên tắc của ống kính không hình cầu cho máy quay hình cầu

Ống kính máy ảnh thông thường được sử dụng là ống kính cầu, sử dụng thấu kính cầu thay vì thấu kính phẳng. Nhìn chung, thấu kính cầu có thể thể hiện các quang sai như quang sai hình cầu, quang sai sắc sai, coma, v.v. Do đó, ống kính máy ảnh thực tế thường yêu cầu nhiều thấu kính với các mức độ lõm và lồi khác nhau được nhóm và kết hợp để hiệu chỉnh. Ống kính tiêu cự cố định đơn giản thường yêu cầu 4 thấu kính trong 3 nhóm, 6 thấu kính trong 4 nhóm hoặc 7 thấu kính trong 4 nhóm, trong khi ống kính zoom cao cấp yêu cầu sự kết hợp của hơn 10 thấu kính trong 10 nhóm. Rõ ràng, điều này không chỉ làm tăng thể tích và trọng lượng của ống kính mà còn làm giảm lượng ánh sáng truyền qua. Đối với ống kính có độ nhạy cao với giá trị F thấp, khẩu độ hiệu dụng càng lớn thì quang sai hình cầu càng lớn và tất nhiên, việc hiệu chỉnh càng khó khăn. Chính vì những thiếu sót của thấu kính cầu mà thấu kính phi cầu đã được phát triển.

Các thấu kính được sử dụng trong thấu kính phi cầu là thấu kính phi cầu và hình dạng bề mặt của chúng cũng được điều chỉnh tinh tế dựa trên hình dạng bề mặt cầu. Từ góc độ toán học, hình dạng bề mặt của một hình cầu là một hàm bậc hai, trong khi hàm hình dạng bề mặt của một hình phi cầu là một hàm bậc bốn hoặc thậm chí bậc cao hơn, làm cho hình dạng bề mặt của một hình phi cầu phức tạp hơn. Trên thực tế, nó là một bề mặt phi cầu phức tạp thu được bằng cách kiểm soát nhân tạo các gợn sóng bề mặt tinh tế được thiết kế trước trên cơ sở bề mặt cầu.

Do hình dạng thấu kính của thấu kính phi cầu, nó được thiết kế và tính toán chính xác bằng cách mài quang học bằng dụng cụ chính xác, có tính đến các yếu tố hiệu chỉnh khác nhau được đề cập ở trên. Do đó, một thấu kính phi cầu duy nhất có thể đạt được hiệu quả hiệu chỉnh quang sai cho nhiều thấu kính cầu. Bằng cách này, thấu kính phi cầu có thể làm giảm hiệu quả số lượng thấu kính, từ đó giảm thể tích và trọng lượng của ống kính, cải thiện độ trong suốt, khôi phục chính xác sự khác biệt về màu sắc và cải thiện chất lượng hình ảnh.