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相机镜头是非常复杂且非常精确的装置,其原因之一是球面像差。当镜头无法将来自视觉色谱的所有部分的光聚焦在一起时,您会得到色差。球面像差会导致锐利度和对比的降低及光斑的产生而促使影像品质下降。

镜片制造商多年来一直在制造非球面镜片以试图抵消这种效果,稍微改变球体形状以试图使整个图像锐化。总的来说,许多公司做得很好。但是,这些公司不是将精确的数学公式用于校正所有球面镜头像差,而是不得不将每种镜头作为一个单独的问题进行研究,找到或多或少有效的解决方案,但迫使他们每次都要重新开始。

以下公式看起来非常复杂,但实际上它是以下问题的解决方案:给定由某种材料制成的镜片,并且在正面具有给定的形状,背面需要什么形状才能完全去除所有球面像差?

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它可能不是有史以来最令人难忘的符号集合,但是经过计算,冈萨雷斯进行了模拟500种不同光线行为的测试,发现该公式符合实际结果,平均精度为99.9999999999%。

这是什么意思呢?那么,冈萨雷斯的公式应该大大减少镜头制作业务的反复试验。它可以产生更简单、更小、更便宜和更清晰的镜头,并且使元件更少。当然,光学不仅限于相机方面,其还能用于显微镜成像和深空望远镜等。当然,这种进步可以为许多其他研究工作做出很大贡献。

这篇题为“设计一个无球面像差和自由散光的自由单重态通用公式”的论文发表在《Applied Optics》杂志上。

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