Im optischen Designprozess sind die Optimierung der optischen Systemleistung und die Toleranzanalyse getrennt; ein System mit theoretisch guter Leistung kann zu strenge Toleranzen aufweisen. Daher ist ein unempfindliches Design optischer Systeme von großer Bedeutung. Handyobjektive verwenden typischerweise gerade Asphären, um die Systemaberrationen und die Gesamtlänge zu reduzieren; die Einführung höherer Terme führt zu einer erheblichen Verschlechterung der Bildqualität durch Verschiebungen der optischen Oberfläche. In diesem Artikel wird eine unempfindliche Entwurfsmethode basierend auf der Knotenasphären-Theorie für Handyobjektive mit geraden Asphären vorgeschlagen. Zunächst wurden gemäß der Knotenasphären-Theorie die Änderungen der Zernike-Koeffizienten der dritten Ordnung Coma und Astigmatismus bei Verschiebungen der konischen Basisfläche der geraden Asphäre analysiert. Anschließend wurde zur Berechnung der durch Verschiebungen der höheren Terme der geraden Asphäre verursachten Wellenfrontänderungen mittels Pupillenkoordinatentransformation die Pupillenkarte der optischen Oberfläche im verschobenen Zustand ermittelt und die Wellenfrontänderungen anhand der Pupillenkoordinaten berechnet. Abschließend wurde ein anwendungenstaugliches Leistungsmodell für optische Systeme mit geraden Asphären erstellt und damit ein vierlinsiges Handyobjektiv entworfen. Die Toleranzanalyse ergab, dass innerhalb der Toleranzbereiche von 5 μm Exzentrizität und 5′ Kippung das RMS-Wellenfrontmittel nach 30-minütiger Optimierung im Vergleich zur Standard-Designmethode um 33 % reduziert wurde, was die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Methode bestätigt.

Knotenasphären-Theorie;unempfindliches Design;Asphäre;Handyobjektiv