Астигматизм обусловлен асимметрией оптической системы

Оптическая система с астигматизмом один , где лучи , распространяющиеся в двух перпендикулярных плоскостях имеют разные фокусы . Если оптическая система с астигматизмом используются для формирования изображения в кресте , вертикальные и горизонтальные линии будут в резком фокусе на два разных расстояниях. Термин происходит от греческого альфа- ( а- ) , означающего «без» и στίγμα ( стигмы ), «отметки, место, прокол».

Формы астигматизма

Есть две различные формы астигматизма. Первым является третьим порядком аберрацией , которая имеет место для объектов (или частей объектов) от оптической оси . Эта форма аберраций происходит даже тогда , когда оптическая система является совершенно симметричной. Это часто упоминаются как «монохроматическая аберрация», потому что это имеет место даже для света одной длиной волны . Эта терминология может ввести в заблуждение, однако, поскольку количество аберрации могут сильно изменяться в зависимости от длины волны в оптической системе.

Вторая форма астигматизма возникает , когда оптическая система не является симметричной относительно оптической оси. Это может быть конструкцией (как в случае цилиндрической линзой), или из — за ошибки в производстве поверхностей компонентов или несоосность компонентов. В этом случае, астигматизм наблюдается даже для лучей от по оси точек объекта. Эта форма астигматизма является чрезвычайно важной в видении науки и уход за глазами, так как человеческий глаз часто проявляет эту аберрацию из — за несовершенство формы роговицы или хрусталика .

Третий порядок астигматизм

При анализе этой формы астигматизма, оно является наиболее распространенным рассматривать лучи от заданной точки на объекте, которые распространяются в двух специальных самолетах. Первая плоскостью является касательной плоскостью . Это представляет собой плоскость , которая включает в себя как точку рассматриваемого объекта и ось симметрии. Лучи, распространяющиеся в этой плоскости называются тангенциальными лучи . Самолеты , которые включают оптическую ось меридиональной плоскости. Оно является общим для упрощения проблем в радиально-симметричных оптических системах путем выбора точек объекта по вертикали ( « у ») плоскости только. Эта плоскость затем иногда называют в меридиональной плоскости.

Второй специальный самолет является сагиттальной плоскости . Это определяется как плоскости, ортогональной к касательной плоскости, содержащей точку объекта считается и пересекает оптическую ось на входном зрачке оптической системы. Эта плоскость содержит главный луч , но не содержит оптическую ось. Таким образом , это перекос плоскости, другими словами , не меридиональной плоскости. Лучи , распространяющиеся в этой плоскости называются сагиттальными лучи .

В третьем порядке астигматизме, сагиттальные и поперечные лучи образуют очаги на разные расстояниях вдоль оптической оси. Эти очаги называются сагиттальный фокус и поперечной фокусировки , соответственно. При наличии астигматизма, точка внеосевой на объекте не резко визуализировали с помощью оптической системы. Вместо этого, резкие линии образуются в сагиттальных и поперечных фокусах. Изображение в поперечном фокусе является короткой линией, ориентирован в направлении сагиттальной плоскости; образы окружностей с центром на оптической оси, или линий тангенциальных к таким кругам, будет резким в этой плоскости. Изображение в сагиттальной фокусе короткая линия, ориентированы в тангенциальном направлении; изображения спиц , расходящихся от центра остры в этом фокусе. В промежутке между этими двумя фокусами, круглыми , но «размытое» изображение формируются. Это называется медиальной фокус или круг наименьшего путанице . Этот самолет часто представляет собой наилучшее место компромисса изображения в системе с астигматизмом.

Количество аберрации из — за астигматизма пропорциональна квадрату угла между лучами от объекта и оптической оси системы. С осторожностью, оптическая система может быть разработана , чтобы уменьшить или устранить астигматизм. Такие системы называются anastigmats .

Астигматизм в системах, которые не являются осесимметричными

Если оптическая система не является осесимметричной, либо из — за ошибки в форме оптических поверхностей или из — за несоосность компонентов, астигматизм может произойти даже для по оси точек объекта. Этот эффект часто используется преднамеренно в сложных оптических системах, особенно некоторых типов телескопа . Некоторые телескопы намеренно используют несферических оптику для преодоления этого явления.

При анализе этих систем, обычно рассматривать тангенциальные лучи (как определено выше), и лучи в меридиональной плоскости (плоскости , содержащей ось оптического) перпендикулярно к касательной плоскости. Эта плоскость называется либо сагиттальной меридиональной плоскости или, смутно, только в сагиттальной плоскости .

офтальмологический астигматизм

В оптометрии и офтальмологии , вертикальные и горизонтальные плоскости обозначены как тангенциальные и сагиттальные меридианы, соответственно. Офтальмологический астигматизм является ошибкой рефракции в глазах , в которой существует разница в степени преломления в различных меридианах. Это , как правило , характеризуется асферической, не-фигурой вращения роговицы , в котором роговичный профиле склон и преломляющая оптическая сила в одном меридиане меньше , чем в перпендикулярной оси.

Астигматизм вызывает трудности в наблюдении мелких деталей. Астигматизм может быть часто исправлены очки с линзой , которая имеет различные радиусы кривизны в разных плоскостях (а цилиндрическая линза), контактные линзы , или рефракционной хирургии .

Астигматизм является довольно распространенным явлением. Исследования показали , что около одного из трех людей страдают от него. Распространенность астигматизма увеличивается с возрастом. Хотя человек может не заметить мягкий астигматизм, большее количество астигматизм может привести к нечеткое зрение, щурясь , вялость , усталость , или головные боли .

Есть целый ряд тестов, которые используются офтальмологов и оптиков в ходе глазных экзаменов , чтобы определить наличие астигматизма и количественной оценки количества и оси астигматизма. Диаграмма оптотипа или другая диаграмма глаз может сначала выявить пониженную остроту зрения . Кератометр может быть использован для измерения кривизны самых крутых и плоских меридианов в передней поверхности роговицы. Топография роговицы также может быть использована для получения более точного представления формы роговицы в. Autorefractor или Ретиноскопия может обеспечить объективную оценка рефракции глаза и использование поперечных цилиндров Джексона в фороптере могут быть использовано для более точных субъективно этих измерений. Альтернативный метод с фороптером требует использования «циферблат» или «Санберст» график для определения астигматизма оси и мощности.

Астигматизм может быть исправлено с помощью очков , контактных линз или рефракционной хирургии . Различные соображения , связанные с глазным здоровьем, рефракцией и образом жизни часто определяют , может ли один вариант лучше другого. В тех с кератоконуса , торические контактные линзы часто позволяют пациентам для достижения лучшего остроты зрения , чем очки. Если астигматизм вызван проблемой , такие как деформации глазного яблока вследствие халязиона , обработки основной причины разрешит астигматизм.

Неровные или деформированные линзы и зеркала

Шлифование и полирование прецизионных оптических деталей, либо вручную, или машиной, как правило, использует значительное понижающее давление, которое в свою очередь, создает значительные трения боковые давления во время полировки штрихов, которые можно комбинировать, чтобы локально гибкость и искажают части. Эти искажения, как правило, не обладают фигурными из-революцией симметрии и, таким образом, астигматизм, и постепенно становятся постоянно отполированы на поверхность, если проблемы, вызывающие искажения не корректируется. Астигматические, искаженные поверхности потенциально внести серьезные ухудшений в производительности оптической системы.

Искажения поверхности за счет шлифования или полирования увеличивается с соотношением сторон детали (диаметр к толщине). Для первого порядка, прочность стекла увеличивается как куб толщины. Толстые линзы в 4: 1 до 6: 1 соотношения сторон будут сгибается гораздо меньше , чем высокие части пропорции, такие как оптические окна, которые могут иметь форматное соотношение 15: 1 или выше. Сочетание поверхности или волновых фронт требований точности ошибки и соотношения сторон части управляет степенью однородности задней опоры , необходимой, особенно при более высоких давлениях и вниз боковых сил во время полировки. Оптические рабочее , как правило , включает в себя степень случайности , что существенно помогает в сохранении фигуры из-вращения поверхностей, при условии , что часть не изгибать во время процесса полировки / молотилки.

Умышленное астигматизм в оптических системах

Компактные дисковые игроки используют астигматизм линзу для фокусировки. Когда одна ось больше в фокусе , чем другие, точечно-подобные функции по проекту диска до овальной формы. Ориентация овала указывает , какая ось больше в фокусе, и , таким образом , в каком направлении объектива должна двигаться. Квадратная расположение только четыре датчика может наблюдать это смещение и использовать его , чтобы принести читать объектив лучшего фокуса, не будучи обмануты продолговатыми углублениями или других признаками на поверхности диска.

В 3D PALM / ШТОРМЕ , тип оптической сверхвысокого разрешения микроскопии , цилиндрическая линза может быть введена в систему формирования изображения для создания астигматизма, который позволяет измерять Z положение источника света дифракционного.

Уровни лазерной линии использовать цилиндрическую линзу для распространения лазерного луча от точки в линию.

Смотрите также

• Анастигмат (тип линзы)
• честолюбия

Рекомендации

• Greivenkamp, Джон Е. (2004). Поле Руководство геометрической оптики . SPIE поле Руководства об. FG01 . SPIE. ISBN  978-0-8194-5294-8 .
• Hecht, Евгений (1987). Оптика (2 — е изд.). Addison Wesley. ISBN  978-0-201-11609-0 .

внешняя ссылка

• Астигматизм Статьи
• Пол ван Walree в Астигматизм и кривизна поля