APQ Wiki – Óptica y tecnología de telescopios
El APQ Wiki explica términos fundamentales de la óptica técnica y astronómica y enlaza directamente los temas relacionados. Esta versión contiene 175 términos. Además de definiciones concisas, se incluyen fórmulas, diagramas esquemáticos, referencias cruzadas y bibliografía cuando resultan técnicamente útiles. El alcance ampliado cubre también fabricación de óptica de precisión, ensayos ópticos, optomecánica, síntesis de sistemas ópticos y la interacción entre óptica y detectores.
Terminología: El número de elementos ópticos de un objetivo se describe con términos como Doublet, Triplet, Quadruplet y Multiplet. Estos términos estructurales son distintos de clases de corrección cromática como Dichromat, Trichromat, Apochromat, Polychromat y Superachromat. El fluoruro de calcio se escribe CaF₂.
Las fórmulas y los esquemas sirven para contextualizar un término; no sustituyen una especificación ni un análisis completo del sistema. En particular para Strehl, MTF, diagramas de manchas, corrección cromática y toleranciado deben indicarse longitudes de onda, puntos de campo, condiciones de enfoque, ponderación espectral y condiciones de ensayo.
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A
Representación gráfica de vidrios ópticos según su número de Abbe y, por lo general, su índice de refracción o una dispersión parcial relativa. Los mapas de vidrios ampliados también muestran desviaciones respecto de la línea de dispersión normal y facilitan así la selección de materiales para la corrección cromática. Véase también: Número de Abbe, Dispersión parcial
El número de Abbe (también constante de Abbe o constringencia) caracteriza la dispersión de un material óptico transparente. Se representa con la letra griega ν; se usa habitualmente νd para la definición basada en la línea d y νe para la basada en la línea e. A índice de refracción comparable, un número de Abbe mayor indica en general menor dispersión cromática en el visible. Véase también: Dispersión
Condición para formar sin coma la imagen de un punto objeto axial con apertura finita. Relaciona la altura del rayo, el índice de refracción y el ángulo del rayo en los lados de objeto e imagen y es un criterio central del aplanatismo. Véase también: Aplanático / aplanatismo
Término general para las desviaciones de una imagen real respecto de la imagen geométrica ideal o limitada por difracción. Incluye, entre otras, Aberración esférica, Coma, Astigmatismo, Curvatura de campo, Distorsión y errores cromáticos.
Conversión de una parte de la potencia radiante óptica incidente en otras formas de energía dentro de un material. Junto con la reflectancia y la transmisión determina las pérdidas espectrales de un sistema óptico. Véase también: Reflectancia, Transmisión
Sistema óptico en el que dos longitudes de onda seleccionadas tienen el mismo foco paraxial. Un acromático reduce la aberración cromática primaria, pero deja un espectro secundario. El término describe la clase de corrección y no el número de lentes. Véase también: Error cromático, Espectro secundario
Control relativamente lento de la forma o posición de componentes ópticos grandes para compensar errores cuasiestáticos causados por gravedad, temperatura y cargas mecánicas. Debe distinguirse de la óptica adaptativa, más rápida.
Método para la corrección rápida, normalmente en lazo cerrado, de errores de frente de onda variables en el tiempo mediante un sensor de frente de onda, un controlador y un elemento óptico deformable. En astronomía se utiliza principalmente para compensar la turbulencia atmosférica. Véase también: Error de frente de onda
Separación axial definida entre dos superficies ópticas, rellena de aire u otro gas. Los espacios de aire son parámetros de diseño independientes e influyen en las aberraciones, el comportamiento térmico, las pérdidas por reflexión y las tolerancias de montaje.
Región central brillante del patrón de difracción producido por una abertura circular ideal. Su tamaño depende de la longitud de onda y de la Relación focal y fija una escala fundamental para la formación de imagen limitada por difracción.
Sistema óptico en el que el astigmatismo está ampliamente corregido en el campo de imagen previsto. Los anastigmáticos fotográficos y científicos suelen minimizar al mismo tiempo otras aberraciones de campo, como coma y curvatura de campo; por ello, el término solo es significativo junto con tamaño de campo, rango espectral y criterio de calidad de imagen. Véase también: Astigmatismo, Curvatura de campo
Desviación de la dispersión parcial relativa de un material respecto de la relación normal seguida por los vidrios ópticos convencionales. Materiales como los vidrios fluorofosfato y el CaF₂ cristalino proporcionan grados de libertad adicionales para corregir el espectro secundario. Véase también: Dispersión parcial, Fluorita (CaF₂)
Sistema de capas finas aplicado a superficies ópticas para reducir las reflexiones de Fresnel y aumentar la Transmisión y el contraste. Los recubrimientos multicapa de banda ancha se adaptan al rango espectral y a los sustratos previstos.
Diafragma que determina la extensión angular del haz axial y, por tanto, la apertura efectiva del sistema. Su imagen en el espacio objeto es la pupila de entrada; su imagen en el espacio imagen es la pupila de salida. Véase también: Pupila de entrada, Pupila de salida
El aplanatismo designa la corrección simultánea de la aberración esférica y la coma para un punto objeto y un punto imagen determinados. En condiciones adecuadas, un sistema aplanático satisface la condición del seno de Abbe. Véase también: Aberración esférica, Coma, Condición del seno de Abbe
Sistema óptico con corrección cromática claramente más avanzada que un acromático. En la definición clásica de Abbe, tres longitudes de onda comparten foco axial y el Esferocromatismo (error de Gauss) se corrige para dos longitudes de onda separadas. En astronomía, “APO” se usa a veces de forma más amplia; lo decisivo es el rendimiento policromático real.
Fuente puntual artificial utilizada para probar, alinear y evaluar la óptica de telescopios. Una fuente a distancia finita no produce rayos incidentes exactamente paralelos; por ello deben elegirse y documentarse adecuadamente el diámetro de la fuente, la distancia y, si procede, la geometría del colimador.
Superficie óptica cuya forma se aparta de una esfera o de un plano. Las asferas pueden corregir aberraciones seleccionadas con menos elementos o grados de libertad, pero exigen más a la fabricación y a la metrología.
Aberración fuera de eje en la que los haces sagital y tangencial tienen posiciones focales diferentes. Por ello, un punto objeto no se reproduce como punto en un único plano.
Diseño optomecánico destinado a compensar los cambios de índices de refracción, longitudes y separaciones producidos por la temperatura, de modo que una magnitud crítica del sistema —a menudo la posición de foco— permanezca lo más constante posible en el intervalo térmico especificado. Se consideran conjuntamente dn/dT, la expansión térmica y la montura. Véase también: Coeficiente de expansión térmica (CTE)
Refracción de la luz astronómica en la atmósfera terrestre. El efecto desplaza la dirección aparente de un objeto y depende de la longitud de onda; a grandes distancias cenitales puede producir una dispersión atmosférica apreciable.
Método de prueba o alineación en el que un haz emitido por un sistema óptico se refleja en un espejo y vuelve a atravesar el sistema. Se obtiene así un doble paso que hace especialmente sensibles determinados errores angulares y de formación de imagen.
Instrumento de medida que combina colimador y telescopio de observación en una trayectoria óptica común. Un retículo iluminado se proyecta hacia el exterior a través del objetivo, se refleja en una superficie y se observa de nuevo, permitiendo medir con precisión desviaciones angulares muy pequeñas.
B
Distancia mecánica disponible desde un plano de conexión o referencia definido hasta el plano de imagen previsto. En sistemas fotográficos, la suma de adaptadores, filtros, cámara y corrector debe corresponder al back focus especificado.
Propiedad de los medios anisotrópicos de presentar índices de refracción distintos para diferentes direcciones de polarización. Por ello, un rayo incidente puede dividirse en componentes ordinaria y extraordinaria.
Filtro óptico que suprime selectivamente regiones espectrales no deseadas y transmite la banda útil. Debe determinarse si solo limita el rango del detector o si forma parte integral del diseño espectral del sistema.
C
Alineación precisa de superficies y elementos ópticos respecto a un eje de referencia. El descentramiento y la inclinación pueden generar aberraciones asimétricas y degradar notablemente el rendimiento calculado de un objetivo de alta calidad.
Desviación de superficies o elementos ópticos respecto del eje de referencia común previsto. Descentramiento e inclinación pueden generar aberraciones asimétricas, especialmente coma y astigmatismo. Los errores de centrado son, por tanto, magnitudes de fabricación, montaje y alineación.
Bloqueo central de la apertura de entrada, normalmente por un espejo secundario y su soporte en telescopios reflectores. Modifica la distribución de difracción y, por tanto, la PSF y la MTF incluso si el diámetro exterior de la apertura permanece sin cambios.
Rayo procedente de un punto objeto fuera del eje que atraviesa el centro del diafragma de apertura. Es un rayo de construcción fundamental para posición de campo, imagen de pupilas, telecentricidad y viñeteado. Véase también: Diafragma de apertura, Telecentricidad
Dependencia con la longitud de onda de la formación de imagen causada por la Dispersión de los materiales ópticos. Sus formas principales son el cromatismo longitudinal, el lateral y la variación cromática de aberraciones monocromáticas.
Término general para los errores cromáticos de imagen. Incluye cromatismo longitudinal, cromatismo lateral y cambios con la longitud de onda de aberraciones monocromáticas. Véase también Aberración cromática y Esferocromatismo (error de Gauss).
Posición del mejor foco o del foco paraxial en función de la longitud de onda. Una curva s′(λ) muestra directamente la calidad de la corrección cromática longitudinal a lo largo del rango espectral previsto.
Diámetro o sección realmente utilizable y no obstruida mecánicamente de un elemento o sistema óptico. Debe distinguirse del tamaño nominal del blank o de la montura.
Parámetro del material que describe el cambio relativo de longitud con la temperatura. Diferentes coeficientes de vidrio, cristal, montura y tubo afectan separaciones, fuerzas de apriete y posición de foco y son, por tanto, entradas esenciales de una atermalización. Véase también: Atermalización
Medida de la capacidad de las ondas ópticas para mantener una relación de fase estable. La coherencia temporal está relacionada con el ancho espectral y determina la longitud de coherencia; la coherencia espacial caracteriza correlaciones a través del frente de onda.
Alineación de elementos y ejes ópticos para que el sistema alcance su geometría prevista. En un refractor incluye, entre otros aspectos, Centrado, inclinación y posición del objetivo, tubo y plano imagen.
Sistema óptico que transforma la luz de una fuente situada cerca de su plano focal en un haz aproximadamente paralelo, o realiza la función inversa. Los colimadores se utilizan en pruebas ópticas, medidas angulares y simulación de objetos en el infinito.
Aberración fuera de eje en la que una fuente puntual genera una función de dispersión asimétrica con aspecto de cometa. La coma es una aberración monocromática primaria y suele aumentar con el ángulo de campo.
Celda mecánica de objetivo cuya construcción controla los cambios térmicos de longitud y diámetro para mantener posiciones relativas y tensiones ópticamente críticas dentro del rango de temperatura previsto.
Parámetro que describe el tipo de superficie cónica y su desviación de curvatura respecto de una esfera. Junto con la curvatura en el vértice define superficies cónicas de revolución como elipsoides, paraboloides e hiperboloides.
Trayectoria óptica telescópica en la que espejos adicionales conducen la luz hasta un foco prácticamente fijo. De este modo pueden utilizarse de forma estacionaria instrumentos pesados o sensibles, como espectrógrafos de alta resolución.
Sólido con orden atómico de largo alcance. Los cristales ópticos pueden ser anisotrópicos y presentar birrefringencia; por ello, el CaF₂ cristalino es fundamentalmente distinto del vidrio óptico amorfo. Véase también: Fluorita (CaF₂)
Frecuencia espacial más alta transmitida por un sistema ideal incoherente limitado por difracción. Por encima de ella la MTF es cero. La frecuencia de corte depende, por tanto, de la longitud de onda y del número f.
D
Método de optimización numérica en el que los cambios de parámetros se obtienen a partir de un problema de mínimos cuadrados linealizado localmente con amortiguación adicional. La amortiguación estabiliza la iteración y limita pasos excesivamente grandes, por lo que DLS es un método muy utilizado en diseño óptico.
Error de frente de onda axialmente simétrico causado por el desplazamiento del plano de imagen respecto de la posición de foco óptima. El desenfoque modifica la función de dispersión puntual y se representa como un modo independiente en las descomposiciones de Zernike.
Intervalo axial alrededor del plano de imagen nominal dentro del cual el desenfoque no supera un criterio de calidad de imagen especificado. En un sistema limitado por difracción, la profundidad de foco admisible escala aproximadamente con la longitud de onda λ y el cuadrado del número f N.
Sistema en el que una condición de corrección cromática se cumple para dos colores o longitudes de onda seleccionados. El término describe una clase de corrección cromática, no el número de elementos.
Fenómeno de óptica ondulatoria por el que la luz se desvía de la propagación puramente geométrica en aperturas finitas y bordes. Incluso con una óptica perfecta, la difracción determina el tamaño finito del disco de Airy y, por tanto, el límite fundamental de difracción. Véase también: Disco de Airy, Límite de difracción
Condición en la que la calidad de imagen está determinada principalmente por la naturaleza ondulatoria de la luz y no por aberraciones geométricas. “Limitado por difracción” no es una especificación completa sin longitud de onda, punto de campo, ponderación espectral y criterio.
Dependencia del Índice de refracción de un material óptico con la longitud de onda. La dispersión normal, anómala y parcial son grados de libertad esenciales para corregir aberraciones cromáticas.
Cambio del aumento con el campo que deforma líneas rectas o proporciones geométricas. La distorsión afecta a la posición geométrica, no principalmente a la nitidez local de un punto.
Coeficiente de temperatura del índice de refracción de un material óptico. Indica cuánto cambia n con la temperatura y, junto con el cambio dimensional térmico, es un parámetro esencial de la atermalización. Véase también: Índice de refracción, Atermalización
Método de prueba en el que la luz atraviesa dos veces el sistema óptico examinado y regresa a la fuente después de reflejarse en un espejo plano de alta calidad. El doble paso aumenta la sensibilidad a ciertos errores de frente de onda frente a un paso simple; por ello deben indicarse claramente la geometría de prueba, la superficie de referencia y el método de evaluación.
Término habitual en astronomía para un objetivo o grupo de lentes formado por dos elementos ópticos. “Doublet” solo describe el número de elementos y no implica una clase concreta de corrección cromática.
E
Denominación general de vidrios ópticos con dispersión baja o especial (“Extra-low Dispersion”). El nombre por sí solo no define el rendimiento de un objetivo; son decisivos el vidrio concreto, los vidrios asociados y el diseño completo. Véase también: Dispersión
Fracción de la energía total de una función de dispersión de punto contenida dentro de un círculo de radio r alrededor del centroide. Integra efectos de difracción y aberraciones y resulta útil en aplicaciones con detectores y de survey.
Imagen del diafragma de apertura vista desde el espacio objeto. En muchos telescopios coincide aproximadamente con la apertura libre del objetivo; su posición y tamaño influyen en los haces, la Viñeteado y la Telecentricidad.
Imagen del diafragma de apertura formada por la parte del sistema situada del lado de la imagen. En un telescopio astronómico, su diámetro es aproximadamente el diámetro del objetivo dividido por el Aumento.
F
Principio fundamental de la óptica geométrica según el cual la trayectoria real de la luz entre dos puntos tiene longitud de camino óptico estacionaria. De él pueden derivarse las leyes de reflexión y refracción.
Ángulo de un punto objeto, o de su rayo principal, respecto del eje óptico. El ángulo de campo es una especificación fundamental para evaluar sistemas de gran campo y debe indicarse en diagramas de manchas, MTF y otros criterios de calidad de imagen. Véase también: Rayo principal
Grupo óptico destinado a mejorar la imagen fuera del centro del campo. Puede reducir Curvatura de campo, Astigmatismo y, según el diseño, otras aberraciones de campo; su función es más amplia que la mera planitud de campo.
Aberración en la que la mejor superficie de imagen es curva y no plana. Sin corrección, un sensor plano no puede estar enfocado simultáneamente en el centro y en el borde.
Intervalo angular del espacio objeto cubierto por el sistema óptico o el detector. Para ángulos pequeños es aproximadamente proporcional al tamaño del sensor e inversamente proporcional a la Distancia focal.
Diafragma que limita la extensión del campo objeto o imagen utilizable. A diferencia del diafragma de apertura, determina principalmente el campo y no la apertura de un haz axial. Véase también: Diafragma de apertura
Configuración interferométrica en la que las ondas de referencia y de prueba se generan en superficies ópticas próximas o mediante una óptica de referencia. Los interferómetros de Fizeau están muy extendidos en óptica de precisión porque permiten medir con gran exactitud desviaciones de superficie y de frente de onda.
Fluoruro de calcio cristalino con Dispersión muy baja, dispersión parcial anómala pronunciada y alta Transmisión en un rango espectral amplio. El CaF₂ óptico es un cristal, no un vidrio.
Vidrios ópticos especiales con componentes de fluoruro y fosfato que pueden presentar Dispersión muy baja y dispersión parcial anómala. En combinaciones adecuadas permiten una corrección cromática muy avanzada.
Distancia axial desde un foco o intersección de rayos hasta una superficie de referencia especificada. No es idéntica a la distancia focal, porque depende de la posición de los planos principales y de la referencia mecánica elegida. Véase también: Distancia focal
Magnitud paraxial que determina, entre otros aspectos, la escala de imagen y el Campo de visión. Para objetos en el infinito es la distancia entre el plano principal imagen y el foco paraxial.
Relación entre la Distancia focal f y la apertura libre efectiva D. Un número menor indica un sistema más “rápido”, con ángulos de rayos mayores y mayores exigencias de corrección.
Grupo óptico que reduce la Distancia focal efectiva y, por tanto, la Relación focal, al tiempo que corrige aberraciones definidas. La reducción por sí sola no garantiza un corrector de alta calidad; deben formar parte del diseño el campo, el rango espectral y la posición del sensor.
Cambio de la posición de foco óptimo debido a longitud de onda, temperatura, filtros, tolerancias mecánicas u otros factores. El desplazamiento cromático mide el cromatismo longitudinal; el térmico describe la variación con la temperatura.
Prueba clásica en la que un filo de cuchillo próximo al foco bloquea partes del haz de retorno. Las distribuciones de brillo o las medidas zonales permiten deducir errores de forma de superficies ópticas de revolución.
Transformación matemática entre los dominios espacial y de frecuencia espacial. En la teoría lineal de formación de imagen relaciona, entre otras magnitudes, la PSF y la OTF. Véase también: Función de dispersión de punto (PSF), Función de transferencia óptica (OTF)
Denominación histórica de líneas de absorción destacadas en el espectro solar. Las líneas C, d, F, F′ y C′ se utilizan tradicionalmente como longitudes de onda de referencia para números de Abbe, índices de refracción y corrección cromática. Véase también: Número de Abbe
Dos regímenes de aproximación de la difracción. La difracción de Fresnel describe distancias de propagación finitas con frentes de onda curvos; la difracción de Fraunhofer describe el caso de campo lejano o su realización en un plano focal.
Relaciones para la amplitud y la potencia de la luz reflejada y transmitida en una interfaz. Los coeficientes dependen de los índices de refracción, el ángulo de incidencia y la polarización y constituyen la base para evaluar interfaces sin recubrimiento y recubrimientos ópticos.
Dióxido de silicio amorfo de alta pureza con buena transmisión UV, elevada estabilidad térmica y expansión térmica relativamente baja. A diferencia del cuarzo cristalino, la sílice fundida es isotrópica y se clasifica como vidrio óptico.
G
Descripción de la propagación de la luz mediante rayos. Es adecuada cuando los efectos dependientes de la longitud de onda, como difracción e interferencia, son despreciables para el problema considerado y constituye la base de la imagen paraxial, el trazado de rayos y la teoría clásica de aberraciones.
Etapas fundamentales del procesado de óptica de precisión. El esmerilado establece la geometría y elimina material; el lapeado o esmerilado fino reduce errores de forma y daño subsuperficial; el pulido genera la superficie ópticamente activa con muy baja rugosidad. Procesos modernos como MRF complementan esta cadena de forma determinista. Véase también: Acabado magnetorreológico (MRF)
H
Prueba de frente de onda en la que una máscara con múltiples aberturas divide la apertura en subhaces. Las posiciones medidas de las manchas resultantes en uno o varios planos proporcionan las pendientes locales de los rayos y, con ello, información sobre el frente de onda. Véase también: Error de frente de onda, Sensor de frente de onda Shack-Hartmann (Hartmann-Shack)
Fórmula empírica de dispersión para representar la dependencia del índice de refracción con la longitud de onda en un amplio intervalo espectral. Es especialmente útil en diseños cromáticos de banda ancha y en el análisis de sistemas superacromáticos.
Principio de óptica ondulatoria según el cual cada punto de un frente de onda puede considerarse fuente de ondas secundarias y el nuevo frente de onda es la envolvente de esas ondas. Proporciona una base intuitiva para propagación y difracción.
I
Iluminancia dependiente del campo o nivel relativo de señal en el plano de imagen. Está influida por dependencias angulares naturales, formación de imagen de las pupilas y viñeteado, y debe distinguirse de la calidad de imagen propiamente dicha. Véase también: Viñeteado
El contraste de imagen describe la diferencia de brillo entre estructuras claras y oscuras. La transferencia de contraste dependiente de la frecuencia de un sistema lineal de formación de imagen se describe mediante la función de transferencia de modulación (MTF). Véase también: Función de transferencia de modulación (MTF)
Zona del plano imagen en la que el sistema proporciona calidad utilizable. Puede expresarse como tamaño lineal, círculo de imagen o intervalo angular en el espacio objeto.
Superposición de ondas ópticas coherentes que produce una modulación espacial o temporal de intensidad dependiente de su diferencia de fase. La interferencia es el principio de funcionamiento de numerosos métodos de metrología óptica y filtros.
Filtro óptico de capas delgadas cuya transmisión espectral se produce por interferencia constructiva y destructiva en una o varias capas dieléctricas. La longitud de onda central y el ancho de banda suelen depender del ángulo de incidencia y del índice de refracción.
Patrón de interferencia registrado que contiene información sobre la diferencia de camino óptico entre los frentes de onda de prueba y referencia. Una evaluación cuantitativa puede proporcionar forma de superficie, error de frente de onda o coeficientes de aberración derivados. Véase también: Frente de onda
Método de medida en el que el Frente de onda a analizar se superpone con un frente de onda de referencia. El patrón de interferencia permite determinar con gran precisión errores de forma, superficie y frente de onda.
Condición en la que la función de dispersión puntual o la distorsión del frente de onda puede considerarse prácticamente invariante en un campo limitado. En imagen atmosférica, el ángulo isoplanático define la región angular en la que es válida aproximadamente la misma corrección de turbulencia.
K
Principio de montaje que restringe los seis grados de libertad de cuerpo rígido de forma definida y con un mínimo de hiperrestricción. Un montaje cinemático adecuado reduce tensiones y hace reproducible el posicionamiento durante ajuste, montaje y cambios de temperatura.
L
Aberración cromática transversal en la que el aumento o la altura de imagen de un punto objeto fuera del eje depende de la longitud de onda. Esto produce desplazamientos laterales dependientes del color en el campo de imagen.
Relación entre el tamaño de la imagen y el tamaño del objeto en la formación de imagen paraxial. Según la convención de signos, el signo indica la orientación de la imagen.
Aberración cromática en la que diferentes longitudes de onda tienen distintas posiciones focales axiales. Su comportamiento puede describirse, por ejemplo, mediante el desplazamiento cromático del foco. Véase también: Desplazamiento cromático del foco
Concepto de montura que sujeta componentes ópticos de forma segura sin introducir tensiones inadmisibles ni cambios resultantes de forma o índice de refracción por fuerzas de montaje, cambios de temperatura o diferencias de expansión. La geometría de contacto, la fuerza de apriete y la combinación de materiales forman parte del diseño óptico del sistema.
M
Proceso determinista de pulido fino en el que una suspensión de pulido controlada magnéticamente forma una herramienta de remoción localmente definida. El MRF permite corregir de forma selectiva errores residuales de figura en superficies ópticas de alta calidad.
En observación astronómica visual, cociente entre la Distancia focal del telescopio y la del ocular. El aumento útil depende además de la apertura, el Seeing, el contraste y el objeto observado.
Rayo de un punto objeto que toca el borde del diafragma de apertura efectivo. Los rayos marginales delimitan un haz y, junto con el rayo principal, son rayos de construcción importantes para apertura, campo y viñeteado. Véase también: Diafragma de apertura, Rayo principal
Variación espacial de las propiedades ópticas dentro de un componente, especialmente del índice de refracción n. La inhomogeneidad del índice puede generar errores de frente de onda incluso cuando la forma geométrica de las superficies es correcta. Véase también: Índice de refracción
Parámetro que describe el intervalo de valores razonablemente asociado a un resultado de medida tras considerar las contribuciones relevantes de incertidumbre. Las especificaciones de alta precisión sobre frente de onda, centrado o forma de superficie solo son plenamente comparables con condiciones de prueba e incertidumbre declaradas.
Propiedades ópticas medidas de una fusión concreta de vidrio, especialmente índices de refracción en longitudes de onda definidas y datos de dispersión derivados. Pueden diferir ligeramente de los valores nominales de catálogo y constituyen la base de un melt fit en diseños altamente corregidos. Véase también: Melt fit / ajuste a datos de fusión
Adaptación o reoptimización de un diseño óptico a los datos de fusión realmente medidos de los lotes de vidrio disponibles. Así pueden incorporarse pequeñas desviaciones de índices y dispersiones reales respecto de los valores de catálogo en sistemas altamente corregidos. Véase también: Datos de fusión (Melt Data)
Función escalar que combina objetivos de calidad de imagen, restricciones de diseño y ponderaciones en una magnitud numérica para la optimización. El óptimo se busca variando parámetros seleccionados del sistema dentro de los límites y restricciones aplicables.
Módulo de la función de transferencia óptica. Describe cuánto contraste de un patrón sinusoidal se conserva en la imagen a una frecuencia espacial determinada. Una MTF solo es inequívoca junto con longitud de onda o ponderación espectral, punto de campo, foco y escala de referencia.
Sistema óptico cuya corrección o evaluación se refiere a una sola longitud de onda o a una banda espectral muy estrecha. El término designa una condición de corrección espectral, no el número de elementos de lente.
Sistema óptico multielemento compuesto por varios elementos o grupos de lentes. Como doblete, triplete o cuádruplete, el término describe la complejidad estructural y es distinto de una clase de corrección cromática.
N
Magnitud adimensional del ángulo de apertura de un haz. En aire y para ángulos pequeños está aproximadamente relacionada con la Relación focal del sistema.
Mitad de la frecuencia de muestreo de un sistema discreto. Las frecuencias espaciales superiores a la frecuencia de Nyquist pueden aparecer como frecuencias menores sin un prefiltrado adecuado (aliasing); por ello la frecuencia de Nyquist vincula la MTF óptica con el paso de píxel del detector.
O
Acoplamiento de superficies de lentes adyacentes mediante una fina capa de líquido óptico. Reduce fuertemente reflexiones internas y aporta grados de libertad de diseño; compatibilidad de materiales, estabilidad y comportamiento termomecánico forman parte del diseño.
Material amorfo y homogéneo con propiedades ópticas y térmicas controladas para fabricar componentes ópticos. Entre sus propiedades importantes están el índice de refracción, dispersión, transmisión, homogeneidad y comportamiento térmico. El CaF₂ cristalino no es un vidrio óptico. Véase también: Índice de refracción, Dispersión
Definición de desviaciones admisibles de los parámetros de diseño y análisis de su influencia en el rendimiento del sistema. Las variables típicas incluyen radios, espesores, separaciones, índices, descentramientos, inclinaciones y errores de montaje. El toleranciado conecta el diseño nominal con un sistema fabricable de forma realista.
Función compleja que describe la transferencia de amplitud y fase de un sistema de imagen lineal e invariante a desplazamientos en función de la frecuencia espacial. Su módulo es la Función de transferencia de modulación (MTF); su fase se denomina Phase Transfer Function (PTF).
P
Régimen de aproximación de la óptica geométrica para pequeñas alturas de rayo y pequeños ángulos respecto del eje óptico. En esta región puede usarse sin u ≈ tan u ≈ u; distancias focales, posiciones principales y distancias focales paraxiales se describen a primer orden.
Medida de la diferencia de índice de refracción de un material entre dos líneas espectrales seleccionadas. Las dispersiones parciales relativas normalizan esta diferencia respecto de una dispersión de referencia y permiten comparar vidrios independientemente de su dispersión absoluta.
Magnitud paraxial que describe la curvatura de campo derivada de las potencias e índices de refracción del sistema. Una distribución adecuada de potencias positivas y negativas puede reducir o compensar la curvatura de Petzval.
Fase de la función de transferencia óptica compleja (OTF). Mientras que la MTF describe el módulo de la transferencia de contraste, la PTF describe desplazamientos de fase dependientes de la frecuencia espacial introducidos por el sistema de imagen. Véase también: Función de transferencia óptica (OTF)
Extensión angular del cielo representada por un píxel del detector. La escala de píxel se obtiene a partir del tamaño de píxel y la distancia focal efectiva y es esencial para adaptar seeing, resolución óptica y muestreo. Véase también: Distancia focal, Muestreo / Sampling
Elemento óptico con dos superficies planas idealmente paralelas. A incidencia normal, una placa de espesor t e índice n produce un desplazamiento axial del foco; a incidencia oblicua aparecen además desplazamiento lateral del haz y contribuciones aberrativas.
Distribución bidimensional de intensidad de la imagen de una fuente puntual ideal. La PSF reúne efectos de difracción, aberraciones y otros factores del sistema; su transformada de Fourier está relacionada con la Función de transferencia óptica (OTF).
Descripción de la orientación temporal del vector campo eléctrico de una onda luminosa. Los estados lineal, circular y elíptico son habituales; reflexión, birrefringencia y tensiones en materiales ópticos pueden modificar el estado de polarización.
Sistema óptico con corrección cromática avanzada para varias longitudes de onda o un amplio rango espectral. En la terminología de Haferkorn, la policromasia describe una concepción que va más allá de condiciones cromáticas simples. La calidad real debe evaluarse en el rango especificado con criterios de imagen adecuados.
Planos y puntos de referencia de la óptica de primer orden para un sistema óptico centrado. Permiten representar un sistema compuesto mediante magnitudes equivalentes de primer orden y definen, entre otras cosas, las referencias de las focales efectivas y las distancias conjugadas.
Q
Término habitual en astronomía para un objetivo o grupo de lentes de cuatro elementos ópticos. “Quadruplet” describe el número de elementos, no automáticamente la clase de corrección cromática.
Fracción, dependiente de la longitud de onda, de los fotones incidentes que generan fotoelectrones o portadores registrados. Para el rendimiento del sistema debe considerarse junto con Transmisión, tamaño de píxel, ruido de lectura y corriente oscura.
R
Aproximación histórica según la cual una diferencia máxima de camino óptico de aproximadamente λ/4 se considera a menudo límite de una imagen aproximadamente limitada por difracción. No debe confundirse con el criterio de Rayleigh para resolución.
Relación entre la potencia radiante óptica reflejada y la incidente en una superficie o sistema. Depende de longitud de onda, ángulo de incidencia, polarización, índices de refracción y recubrimientos.
Cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de fase en un material. Depende de la longitud de onda y de la temperatura; su variación espectral origina la Dispersión.
Error de foco o de imagen dependiente de la longitud de onda que permanece después de la corrección cromática. La forma y magnitud del espectro residual son decisivas para determinar lo bien corregido que está un acromático, apocromático, superacromático o policromático en su rango espectral previsto.
Capacidad de un sistema óptico para separar estructuras próximas. Para una abertura circular ideal, el criterio de Rayleigh describe la separación angular de dos fuentes puntuales de igual brillo. En astronomía, el Seeing, el contraste, el muestreo del detector y la Relación señal-ruido pueden limitar más que la difracción.
Valor cuadrático medio de la desviación de un Frente de onda real respecto a un frente de referencia después de retirar términos definidos, por ejemplo inclinación y desenfoque. RMS y pico-a-valle (PV) no son directamente intercambiables.
S
Dos planos de referencia mutuamente perpendiculares para haces fuera del eje. El plano tangencial o meridional contiene el eje óptico y el rayo principal; el plano sagital es perpendicular a él. Diferentes posiciones focales en ambos planos caracterizan el astigmatismo. Véase también: Rayo principal, Astigmatismo
Adquisición discreta de una distribución continua de imagen mediante píxeles. En imagen digital, el muestreo debe corresponder a la frecuencia espacial relevante más alta; un muestreo demasiado grueso produce aliasing y puede distorsionar aparentemente las estructuras finas. Véase también: Frecuencia espacial
Cromatismo longitudinal residual de un sistema acromatizado entre o fuera de las longitudes de onda de referencia empleadas para la acromatización. La dispersión parcial anómala y grados de libertad adicionales permiten reducirlo considerablemente.
Desenfoque y movimiento de imagen variables en el tiempo causados por turbulencia atmosférica. En astronomía terrestre, el seeing limita a menudo el Poder de resolución práctico más que la difracción del telescopio.
Aberraciones monocromáticas clásicas de tercer orden: aberración esférica, coma, astigmatismo, curvatura de campo y distorsión. La teoría de Seidel proporciona información cualitativa y cuantitativa sobre su origen y dependencia del campo y la apertura.
Sensor de frente de onda que utiliza una matriz de microlentes para dividir la apertura de entrada en numerosas subaperturas. El desplazamiento de cada mancha enfocada respecto de una posición de referencia proporciona la pendiente local del frente de onda, a partir de la cual se reconstruye dicho frente. Véase también: Reconstrucción del frente de onda
Cociente entre la señal útil y la dispersión estadística de todas las fuentes de ruido relevantes. En detectores intervienen, entre otras, el ruido fotónico de señal y fondo, la corriente oscura y el ruido de lectura.
Relación entre los ángulos de incidencia y refracción en la interfaz entre dos medios isotrópicos.
Número de variaciones periódicas de brillo o estructura por unidad de longitud en el plano de imagen, o por intervalo angular o de espacio objeto. La frecuencia espacial es la variable independiente de la MTF y vincula resolución, contraste y muestreo del detector. Véase también: Función de transferencia de modulación (MTF)
Respuesta dependiente de la longitud de onda de un detector o sistema completo a la radiación incidente. Según la definición puede incluir eficiencia cuántica del detector, ganancia, transmisión óptica y respuesta de filtros, y no debe equipararse a la eficiencia cuántica por sí sola. Véase también: Eficiencia cuántica
Un espectrógrafo dispersa la radiación espectralmente y forma el espectro sobre un detector. La espectroscopia analiza distribuciones de intensidad y líneas espectrales; resolución, throughput y respuesta espectral dependen de la óptica, rendija o fibra, elemento dispersivo y detector.
Aberración esférica: los rayos marginales y paraxiales tienen distintos puntos de corte axial aunque procedan del mismo punto objeto. Depende de la apertura y de la forma de las superficies. Véase también: Aberración
Dependencia cromática de la Aberración esférica, normalmente denominada esferocromatismo. Un objetivo puede estar muy bien corregido de aberración esférica en una longitud de onda y mostrar valores diferentes en otras. En sentido amplio, “error de Gauss” también se aplica ocasionalmente a la variación cromática de otras aberraciones. Véase también: Aberración
Representación geométrica de los puntos de intersección de rayos seleccionados en un plano imagen. Los diagramas de manchas muestran forma y extensión de aberraciones geométricas para campos y longitudes de onda definidos, pero no contienen por sí solos toda la información de difracción.
Prueba de un telescopio mediante imágenes de difracción intrafocales, extrafocales y enfocadas de una fuente estelar. La prueba es muy sensible a aberraciones y errores de alineación, pero una interpretación cuantitativa exige condiciones controladas de seeing, longitud de onda, obstrucción y desenfoque.
Radiación no deseada en el plano de imagen que no sigue la trayectoria geométrica ideal desde el objeto observado. Entre las causas se encuentran rugosidad superficial, partículas, reflejos fantasma, monturas y apantallamiento insuficiente. La luz parásita reduce especialmente el contraste de estructuras débiles. Véase también: Contraste de imagen / transferencia de contraste
Cociente entre la intensidad máxima de la Función de dispersión de punto (PSF) real y la de la PSF ideal limitada por difracción con igual energía total y apertura. Strehl depende de longitud de onda, campo y foco; un valor policromático requiere además una ponderación espectral definida.
Birrefringencia inducida por tensiones mecánicas en materiales transparentes originalmente isotrópicos. Las diferencias entre tensiones principales producen, mediante el efecto fotoelástico, una diferencia de índice que puede afectar polarización y frente de onda.
Según Herzberger y McClure, sistema acromático avanzado corregido para cuatro colores. El término describe una clase de corrección cromática y no define por sí solo el rendimiento de campo, la Aberración esférica ni un rango de trabajo muy amplio de UV a NIR.
Desviación de una superficie óptica real respecto de su forma nominal especificada después de una alineación definida y de eliminar los grados de libertad permitidos. Debe distinguirse de la rugosidad superficial y de los defectos cosméticos. Véase también: Rugosidad superficial
Término general para la calidad de una superficie óptica respecto de defectos locales como rayaduras, picaduras o desconchados. Scratch-dig es una clasificación ampliamente utilizada y principalmente cosmética, que no debe confundirse con error de forma o rugosidad. Véase también: Rugosidad superficial
Componente de corta longitud espacial de la desviación de una superficie respecto de la forma ideal. La rugosidad influye especialmente en la luz parásita y las pérdidas y se especifica mediante parámetros estadísticos adecuados sobre una banda espacial definida.
Generación sistemática de un diseño óptico a partir de funciones, restricciones y objetivos de rendimiento especificados. Incluye cálculo preliminar o sistema inicial, selección de estructura y materiales, corrección, optimización numérica, evaluación y toleranciado posterior.
Fracción de la potencia radiante o de los fotones incidentes que alcanza el detector después de todas las pérdidas ópticas. El rendimiento espectral del sistema combina transmisiones, reflectancias, filtros y, cuando procede, pérdidas geométricas.
T
Propiedad de un sistema en el que los rayos principales en espacio objeto o imagen son paralelos al eje óptico. La telecentricidad en imagen estabiliza el ángulo de incidencia sobre sensores y filtros, aunque no es necesaria en toda aplicación astronómica.
Relación paraxial entre distancia focal f, distancia de objeto g y distancia de imagen b para una lente delgada o un sistema representado de forma equivalente. Los signos dependen de la convención utilizada.
Evaluación de un criterio RMS de calidad de imagen a través de varias posiciones de foco. Según el análisis puede tratarse, por ejemplo, del radio RMS de manchas o del Error RMS del frente de onda; por ello debe indicarse la magnitud exacta.
Reflexión completa en una interfaz desde un medio ópticamente más denso hacia otro menos denso cuando el ángulo de incidencia supera el ángulo crítico.
Cociente entre la potencia radiante transmitida por un elemento o sistema y la potencia incidente. La transmisión espectral T(λ) incluye absorción del material, pérdidas por reflexión y, si procede, acción de filtros.
Desplazamiento lateral del punto real de intersección de un rayo respecto del punto imagen paraxial o geométrico ideal en un plano de imagen definido. Las aberraciones transversales se evalúan habitualmente mediante diagramas de abanico de rayos o diagramas de manchas.
Clase de corrección cromática en la que tres colores o longitudes de onda seleccionados satisfacen una misma condición de foco paraxial. Debe distinguirse de la construcción como Doublet, Triplet o Quadruplet.
Término usado en astronomía y también por Haferkorn para un objetivo o grupo de tres elementos ópticos. “Triplet” describe el número de elementos; no implica automáticamente un Apocromático ni un Trichromat.
U
Sistema fotométrico formado por las bandas U (ultravioleta), B (azul), V (visual), R (rojo) e I (infrarrojo cercano). En la práctica moderna se combinan a menudo Johnson U/B/V con Cousins R/I. Las longitudes de onda efectivas dependen de las bandas reales, el detector y el espectro de la fuente.
Zona circular del plano imagen sin ocultación geométrica por celdas, diafragmas o componentes posteriores. Un círculo no viñeteado no garantiza por sí solo iluminación uniforme ni calidad constante.
V
Reducción de luz dependiente del campo debida a ocultación geométrica o a la dependencia angular natural de un sistema. Debe distinguirse el viñeteado mecánico de la caída natural de iluminación.
W
Descripción de fenómenos ópticos mediante la naturaleza ondulatoria de la luz. Incluye interferencia, difracción, coherencia y polarización y complementa la óptica geométrica cuando un modelo puramente de rayos no es suficiente.
Superficie de igual fase de una onda óptica. Para un foco puntual ideal, el frente convergente es esférico; las desviaciones respecto al frente ideal describen las aberraciones del sistema.
Diferencia entre un frente de onda real y uno de referencia ideal. Puede expresarse como función espacial, valor RMS o pico-a-valle. Una especificación rigurosa indica longitud de onda, apertura, condiciones de medida/cálculo y términos retirados.
Determinación matemática de un frente de onda espacial a partir de pendientes locales, datos de fase o datos de intensidad medidos. En un sensor Shack-Hartmann, por ejemplo, los gradientes obtenidos de desplazamientos de manchas se integran o se ajustan a una base como los polinomios de Zernike. Véase también: Frente de onda, Sensor de frente de onda Shack-Hartmann (Hartmann-Shack), Polinomios de Zernike
Método interferométrico en el que un frente de onda se superpone con una copia de sí mismo desplazada espacialmente o inclinada. Las franjas resultantes contienen principalmente información sobre gradientes locales del frente de onda.
Sistema óptico diseñado para alta calidad de imagen sobre un ángulo de campo o círculo de imagen grande. Al crecer el campo adquieren mayor importancia Coma, Astigmatismo, Curvatura de campo, Distorsión, color lateral y Viñeteado.
Z
Funciones polinómicas ortogonales en el disco unidad utilizadas para describir errores de frente de onda sobre una pupila circular. Los modos individuales pueden asociarse a formas conocidas como desenfoque, astigmatismo o coma; debe indicarse la convención de numeración y normalización. Véase también: Error de frente de onda
Error de superficie o de frente de onda con simetría de revolución limitado a determinadas zonas radiales de la apertura. Los errores zonales pueden aparecer como contribuciones locales a la aberración esférica y detectarse mediante métodos de prueba con resolución radial. Véase también: Aberración esférica
Literatura y fuentes adicionales
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