Co to jest soczewka asferyczna?
Soczewki, których ściany nie są wycinkiem sfery lecz powierzchniami o większym stopniu komplikacji, nazywamy soczewkami asferycznymi. Ich stosowanie ma na celu zmniejszenie aberracji sferycznej.
Szklany element zwany soczewką to nieodzowny element każdego współczesnego aparatu fotograficznego. Powierzchnia najprostszej do wykonania soczewki jest wycinkiem sfery. Jedną z wad takiego kształtu jest to, że promienie świetlne przechodzące przez zewnętrzną część soczewki ogniskowane są w innym punkcie, niż te przechodzące przez centrum soczewki. Brzegi soczewki załamują promienie za mocno, ponieważ ogniskowa brzegów soczewki jest krótsza, niż jej środka. Skutkiem jest tak zwana aberracja sferyczna, która powoduje powstawanie wokół ostro zarysowanych kształtów mglistej otoczki. Jest to efekt pożądany w wypadku obiektywów portretowych, jednak zazwyczaj oczekujemy po prostu ostrego obrazu.
Historia powstania soczewki asferycznej
Przez długi czas aberracja sferyczna była zmorą głównie astronomów. Po raz pierwszy została ona opisana już w 1611 roku przez znanego astronoma Jana Keplera, który równocześnie zaproponował rozwiązanie tego problemu poprzez zastosowanie soczewek o kształcie hiperboli. Można przyjąć, że to wówczas kariera optyki asferycznej zaczęła się na dobre. Ze względu na wysokie koszty wykonania, elementy asferyczne bardzo długo stosowane były tylko w instrumentach optycznych wysokiej klasy, jak teleskopy. Na ich pojawienie się w optyce fotograficznej trzeba było poczekać aż do lat sześćdziesiątych XX wieku.
Pierwszy obiektyw wyposażony w soczewkę asferyczną zbudowany został przez firmę Nikon w roku 1968. Soczewki asferyczne były wówczas elementem ekskluzywnym, charakterystycznym dla obiektywów najwyższej jakości – i najdroższych. Spowodowane było to zarówno wysokimi kosztami wytwarzania, jak i opracowywania konstrukcji optycznych z ich udziałem. W latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku niezależni producenci optyki tacy, jak Sigma czy Tamron, zaczęli zasypywać rynek obiektywami z elementami asferycznymi. Zmiana ta spowodowana została opracowaniem nowych metod wytwarzania soczewek asferycznych, które pozwoliły na ich tanią i masową produkcję. Miało to bardzo daleko idące skutki. To właśnie dzięki elementom asferycznym dzisiejsze obiektywy są dużo mniejsze i lżejsze niż ich odpowiedniki sprzed kilkunastu lat – jedna soczewka asferyczna zwykle zastępuje układ dwóch-trzech elementów sferycznych.
Zastosowanie soczewek asferycznych w optyce fotograficznej pomaga poprawnie skorygować wiele aberracji optycznych, w szczególności komę i aberrację sferyczną – wady szczególnie dotkliwe przy pełnym otworze przysłony. Użycie soczewek asferycznych pozwala także na ograniczenie dystorsji – wady szczególnie uciążliwej w obiektywach szerokokątnych. Dzięki zastosowaniu soczewek sferycznych obiektywy mogą być mniejsze i lżejsze.
Precyzyjnie szlifowane soczewki asferyczne to najwyższe osiągnięcie w dziedzinie produkcji soczewek, wymagające spełnienia niezwykle surowych norm produkcji. Soczewki hybrydowe są wykonane ze specjalnego tworzywa sztucznego formowanego na szkle optycznym. Odlewane soczewki asferyczne są wytwarzane przy użyciu specjalnej techniki ciśnieniowego odlewania szkła w metalowej, sferycznej formie.
Tradycyjną metodą korygowania aberracji sferycznej jest stosowanie odpowiedniego układu soczewek skupiających i rozpraszających o przeciwnych kierunkach aberracji, dzięki czemu znoszą się one wzajemnie.
