Doblete (lente)

Un doblete acromático

Una antigua lente de cámara Carl Zeiss Tessar con cuatro elementos, compuestos por dos dobletes. El doblete frontal tiene espacios de aire y es divergente ; el doblete trasero está pegado y convergente. Esta disposición corrigió mejor las aberraciones esféricas y cromáticas y el astigmatismo que los diseños de lentes anteriores.

En óptica , un doblete es un tipo de lente formada por dos lentes simples emparejadas entre sí. Una disposición de este tipo permite más superficies, espesores y formulaciones ópticas, especialmente porque el espacio entre lentes puede considerarse un "elemento". Con grados de libertad adicionales , los diseñadores ópticos tienen más libertad para corregir más aberraciones ópticas de manera más exhaustiva.

Tipos

Los dobletes pueden presentarse en muchas formas, aunque la mayoría de los dobletes comerciales son acromáticos , que están optimizados para reducir la aberración cromática y al mismo tiempo reducir la aberración esférica y otras aberraciones ópticas . Las lentes están hechas de gafas con diferentes índices de refracción y diferentes cantidades de dispersión . A menudo, un elemento es una lente positiva hecha de vidrio corona y el otro es una lente negativa hecha de vidrio sílex . Esta combinación produce una mejor imagen que una simple lente. Algunos trilobites , hoy extintos, tenían lentes dobles naturales en los ojos. ^[1] Los apocromáticos también se pueden fabricar como dobletes.

Los dobletes pueden estar espaciados por aire, cementados o "engrasados". Los dobletes engrasados ​​mantienen el fluido óptico en su lugar únicamente con la tensión superficial . Los elementos pueden cementarse con aceite o un cemento blando en el caso en que la expansión térmica diferencial de los vidrios de corona y de pedernal provoque que los cementos duros o curados se deformen o se fracturen. En el caso de elementos de mayor tamaño, lo ideal es separar las lentes mediante un espaciador. ^[2] En un doblete cementado duro, las lentes se mantienen juntas mediante un adhesivo con resistencia mecánica, como un epoxi ópticamente transparente . Para este fin se utilizaba tradicionalmente el bálsamo de Canadá . Algunos dobletes no utilizan adhesivo entre las lentes y dependen de accesorios externos para mantenerlas juntas, ya sea porque el diseño óptico requiere un espacio o porque las diferencias de expansión térmica entre las dos lentes no permitirán la cementación. ^[3] Estos se denominan dobletes "no cementados", "espaciados por aire" o de "contacto roto". ^[4] Un subtipo de doblete espaciado por aire es el dialito , un diseño en el que los elementos están ampliamente espaciados para ahorrar en la cantidad de vidrio utilizado o donde los elementos no se pueden cementar porque tienen curvaturas muy diferentes. ^[5]

Cemento

Los lentes pueden cementarse entre sí por varias razones: ^[2]

1. Para eliminar las pérdidas por reflexión de dos interfaces de superficie aire-vidrio.
2. Para evitar la reflexión total en la interfaz aire-película debido al ángulo crítico del rayo.
3. Para reemplazar una lente de baja potencia que es difícil de montar por un doblete equivalente hecho de dos lentes de mayor potencia.

Existen varias ventajas y desventajas de cementar elementos juntos:

Ventajas

1. La cementación de elementos puede simplificar las operaciones de trazado de rayos, ya que casi siempre se puede ignorar el cemento, y el trazador trata el rayo como si se refractara directamente de un elemento al siguiente.
2. Los grupos cementados pueden ayudar a disminuir la longitud física del sistema óptico.
3. Proporciona un control superior para minimizar el esferocromatismo y otras aberraciones, lo que permite la creación de sistemas ópticos más avanzados utilizando menos elementos.

Desventajas

1. La cementación de elementos requiere una alta precisión para asegurar el correcto centrado de los componentes cementados. Esta dificultad aumenta mucho en grupos de más de dos elementos.
2. La cementación de precisión tiene un alto costo de fabricación. A menudo es más económico aplicar una capa AR a dos elementos espaciados por aire.

Ver también

• lente acromática
• Lente triplete

Referencias

1. Clarkson, ENK; Levi-Setti, RL (1975), "Los ojos de trilobites y la óptica de Descartes y Huygens", Nature , 254 (5502): 663–7, Bibcode :1975Natur.254..663C, doi :10.1038/254663a0, PMID  1091864
2. Kingslake, R. (2010). Johnson, RB (ed.). Fundamentos del diseño de lentes (2ª ed.). Prensa SPIE. pag. 5.doi :10.1016/B978-0-12-374301-5.00005-X .
3. Fred A. Carson, Óptica básica e instrumentos ópticos, página 4-32
4. Una guía para el diseño de instrumentos - Asociación de fabricantes de instrumentos científicos de Gran Bretaña, Asociación británica de investigación de instrumentos científicos, página 184
5. Fred A. Carson, Óptica básica e instrumentos ópticos, página AJ-4