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Ocular 10x Apocromático.
Rapid Rectilinear
En el siguiente artículo vamos a repasar los fundamentos de un "Rapid Rectilinear", diseño inventado en 1886 por Dallmeyer.
Recibe el nombre de "rapid rectilinear" un tipo de objetivo fotográfico compuesto por dos dobletes acromáticos simétricos. Entre estos dos dobletes encontramos el diafragma de apertura. En el Figura 1 podemos ver un esquema de cómo sería el diseño clásico de un "rapid rectilinear." Está diseñado para abarcar un gran campo y suele cumplir la condición de aplatanismo. El diseño de Dallmeyer trabaja con un f/6 ó f/8.
Figura 1. Esquema básico de unas Celor Lens y las limitaciones que tienen que tener.
En la siguiente página se muestra un diseño de un "rapid rectangular", el cual intentaré mejorar. En este caso, si bien los dobletes están separados, sigue siendo un diseño simétrico. Como en otros artículos, mostraré un diseño estricto o simétrico, seguido de otro asimétrico. El diseño asimétrico mejorará el resultado respecto del simétrico.
La forma mas fácil y rápida de diseñar un "rapid rectilinear" es empezando por la parte trasera. Nuestro sistema tendrá una focal de 50 mm, f/5.6 y abarcará un semicampo de 24º.
De primeras, el doblete del sistema trasero tendrá una EFL de 100 mm, ya que cuando pongamos los sistema delantero la EFL total pasará a ser la mitad. Al empezar el diseño, la parte trasera es como una lente de Chevalier. Esto nos permitirá controlar las aberraciones fuera de eje. Como siempre, en Zemax lo mejor es ir paso a paso, optimizando primero campos pequeños y, una vez alcanzado el campo deseado, añadiendo la parte delantera, ajustando la EFL del sistema total y reoptimizando hasta alcanzar el mejor sistema posible.
Durante la primera parte del proceso, se puede utilizar el comando FCGT para forzar que se aplane el campo y de paso disminuya el astigmatismo, que va a ser problemático en las primeras etapas del diseño. Una vez que ya tenemos las dos partes unidas, el mayor problema que he tenido con el sistema simétrico ha sido disminuir la aberración de coma, la distorsión y la curvatura de campo. En la Figura 2 se muestra el resultado del sistema simétrico completo.
Figura 2. Informe del rapid rectilinear simétrico
Como podemos ver, mejoro el sistema del profesor Limmon. El sistema tiene una distorsión menor del 1%, la curvatura de campo es relativamente pequeña y el tamaño del Spot Size RMS es mucho menor.
Sin embargo, tal y como podemos ver en la capturas del Ray Fan, la OPD y el Spot Size RMS, el sistema muestra un problema con la aberración de coma, especialmente notable en los campos de 14º y 24º. No se muestran las capturas de la FFT ni la Diffraction Encircled Energy, porque el sistema no tiene la calidad suficiente.
Si rompemos la simetría del sistema, como ya se ha hecho en otras ocasiones, veremos cómo mejora enormemente la calidad del sistema.
Figura 3. Informe del rapid rectilinear asimétrico.
Rompiendo la simetría, vemos las mejoras de forma clara. El Spot Size RMS es mucho menor, llegando a ser ligeramente superior al límite de la difracción. La curvatura de campo baja relativamente un poco y y la distorsión prácticamente se mantiene igual. El sistema sigue siendo acromático y la corrección del color es bastante buena, tal y como se observa en la captura del Ray Fan.
Las curvas de la OPD y la Ray Fan ahora sí muestran que el sistema está compensado correctamente, gracias a las curvas cuadráticas y sinusoidal que muestran los gráficos respectivamente. El problema de la aberración de coma se ha resuelto satisfactoriamente, tal y como se puede confirmar en estas curvas y el patrón del Spot Size RMS.
Tras la mejora del sistema, ahora sí que puedo mostrar las capturas del FFT y la Diffraction Encircled Energy. No es un sistema que esté limitado por la difracción, pero se nota mucho la mejora del sistema asimétrico respecto al simétrico.
Si este artículo te ha resultado interesante, házmelo saber. Abajo tienes cómo contactar conmigo.
Muchas gracias y hasta otra.
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