U numeru di elementi di lente hè un determinante criticu di e prestazioni di l'imaghjini in i sistemi ottici è ghjoca un rolu cintrali in u quadru generale di cuncepimentu. Cù l'avanzamentu di e tecnulugie muderne di l'imaghjini, e richieste di l'utilizatori per a chiarezza di l'imaghjini, a fedeltà di i culori è a ripruduzzione di i dettagli fini si sò intensificate, ciò chì richiede un maggiore cuntrollu di a propagazione di a luce in involucri fisichi sempre più compatti. In questu cuntestu, u numeru di elementi di lente emerge cum'è unu di i parametri più influenti chì guvernanu a capacità di u sistema otticu.
Ogni elementu di lente supplementu introduce un gradu di libertà incrementale, chì permette una manipulazione precisa di e traiettorie di luce è di u cumpurtamentu di focalizazione in tuttu u percorsu otticu. Questa flessibilità di cuncepimentu mejorata ùn solu facilita l'ottimisazione di u percorsu di imaging primariu, ma permette ancu a currezzione mirata di parechje aberrazioni ottiche. L'aberrazioni chjave includenu l'aberrazione sferica, chì si verifica quandu i raggi marginali è parassiali ùn riescenu micca à cunverge in un puntu focale cumunu; l'aberrazione di coma, chì si manifesta cum'è sbavature asimmetriche di fonti puntuali, in particulare versu a periferia di l'immagine; l'astigmatismu, chì risulta in discrepanze di focalizazione dipendenti da l'orientazione; a curvatura di u campu, induve u pianu di l'immagine si curva, purtendu à regioni centrali nitide cù una focalizazione di bordu degradata; è a distorsione geometrica, chì appare cum'è una deformazione di l'immagine in forma di barile o di cuscinetto.
Inoltre, l'aberrazioni cromatiche - sia assiali sia laterali - indotte da a dispersione di u materiale compromettenu a precisione di u culore è u cuntrastu. Incorporendu elementi di lenti supplementari, in particulare per mezu di cumminazzioni strategiche di lenti pusitivi è negativi, queste aberrazioni ponu esse mitigate sistematicamente, migliurendu cusì l'uniformità di l'imaghjini in tuttu u campu visuale.
L'evoluzione rapida di l'imaghjini à alta risoluzione hà amplificatu ulteriormente l'impurtanza di a cumplessità di e lenti. In a fotografia di smartphone, per esempiu, i mudelli principali integranu avà sensori CMOS cù un numeru di pixel superiore à 50 milioni, alcuni righjunghjendu 200 milioni, à fiancu à dimensioni di pixel in continua diminuzione. Questi progressi impunenu requisiti rigorosi nantu à a consistenza angulare è spaziale di a luce incidente. Per sfruttà pienamente u putere di risoluzione di tali array di sensori à alta densità, e lenti devenu ottene valori di Funzione di Trasferimentu di Modulazione (MTF) più elevati in una vasta gamma di frequenze spaziali, assicurendu un rendering accuratu di texture fini. Di cunsiguenza, i disinni convenzionali à trè o cinque elementi ùn sò più adeguati, ciò chì porta à l'adozione di cunfigurazioni avanzate à più elementi cum'è l'architetture 7P, 8P è 9P. Questi disinni permettenu un cuntrollu superiore nantu à l'anguli di i raggi obliqui, prumovendu un'incidenza quasi normale nantu à a superficia di u sensore è minimizendu a diafonia di e microlenti. Inoltre, l'integrazione di superfici asferiche migliora a precisione di currezzione per l'aberrazione è a distorsione sferiche, migliorandu significativamente a nitidezza da bordo à bordo è a qualità generale di l'immagine.
In i sistemi d'imaghjini prufessiunali, a dumanda d'eccellenza ottica porta à suluzioni ancu più cumplesse. L'obiettivi à focale fissa à grande apertura (per esempiu, f/1.2 o f/0.95) utilizati in e camere DSLR è mirrorless di fascia alta sò intrinsecamente propensi à aberrazioni sferiche gravi è à coma per via di a so prufundità di campu ridotta è di l'altu rendimentu luminosu. Per cuntrastà questi effetti, i pruduttori utilizanu abitualmente pile d'obiettivi cumposti da 10 à 14 elementi, sfruttendu materiali avanzati è ingegneria di precisione. U vetru à bassa dispersione (per esempiu, ED, SD) hè strategicamente impiegatu per supprimà a dispersione cromatica è eliminà e frange di culore. L'elementi asferichi rimpiazzanu parechji cumpunenti sferichi, ottenendu una currezzione di l'aberrazione superiore riducendu u pesu è u numeru di elementi. Alcuni disinni à alte prestazioni incorporanu elementi ottici diffrattivi (DOE) o lenti à fluorite per supprimà ulteriormente l'aberrazione cromatica senza aghjunghje massa significativa. In l'obiettivi zoom ultra-teleobiettivi, cum'è 400 mm f/4 o 600 mm f/4, l'assemblea ottica pò superà i 20 elementi individuali, cumminati cù meccanismi di messa à focu flottante per mantene una qualità d'immagine consistente da a messa à focu ravvicinata à l'infinitu.
Malgradu sti vantaghji, l'aumentu di u numeru di elementi di lenti introduce significativi compromessi ingegneristici. Prima, ogni interfaccia aria-vetru cuntribuisce à circa u 4% di perdita di riflettanza. Ancu cù rivestimenti antiriflessu d'avanguardia, cumpresi rivestimenti nanostrutturati (ASC), strutture à lunghezza d'onda inferiore (SWC) è rivestimenti à banda larga multistratu, e perdite cumulative di trasmissione restanu inevitabili. U numeru eccessivu di elementi pò degradà a trasmissione totale di a luce, riducendu u rapportu segnale-rumore è aumentendu a suscettibilità à u flare, a foschia è a riduzione di u cuntrastu, in particulare in ambienti cù poca luce. Siconda, e tolleranze di fabricazione diventanu sempre più esigenti: a pusizione assiale, l'inclinazione è a spaziatura di ogni lente devenu esse mantenute in una precisione di livellu micrometricu. E deviazioni ponu induce una degradazione di l'aberrazione fora asse o una sfocatura lucalizzata, aumentendu a cumplessità di a produzzione è riducendu i tassi di rendimentu.
Inoltre, un numeru più altu di lenti generalmente aumenta u vulume è a massa di u sistema, in cunflittu cù l'imperativu di miniaturizazione in l'elettronica di cunsumu. In l'applicazioni cù spazii limitati cum'è i smartphones, e camere d'azione è i sistemi d'imaghjini muntati nantu à i droni, l'integrazione di l'ottiche ad alte prestazioni in fattori di forma compatti presenta una sfida di cuncepimentu maiò. Inoltre, i cumpunenti meccanichi cum'è l'attuatori autofocus è i moduli di stabilizazione ottica di l'immagine (OIS) richiedenu un spaziu sufficiente per u muvimentu di u gruppu di lenti. Pile ottiche troppu cumplesse o mal disposte ponu limità a corsa è a reattività di l'attuatore, compromettendu a velocità di messa a focu è l'efficacia di a stabilizazione.
Dunque, in a cuncepzione ottica pratica, a selezzione di u numeru ottimale di elementi di lenti richiede un'analisi cumpleta di compromessi ingegneristici. I cuncettori devenu ricuncilià i limiti di prestazione teorichi cù i vincoli di u mondu reale, cumprese l'applicazione di destinazione, e cundizioni ambientali, u costu di pruduzzione è a differenziazione di u mercatu. Per esempiu, l'obiettivi di e camere mobili in i dispositivi di u mercatu di massa aduttanu tipicamente cunfigurazioni 6P o 7P per equilibrà e prestazioni è l'efficienza di i costi, mentre chì l'obiettivi di cinema prufessiunali ponu dà priorità à a qualità di l'immagine finale à spese di e dimensioni è di u pesu. À u listessu tempu, i progressi in u software di cuncepzione ottica, cum'è Zemax è Code V, permettenu una sofisticata ottimizazione multivariabile, chì permette à l'ingegneri di ottene livelli di prestazione paragunabili à sistemi più grandi chì utilizanu menu elementi attraversu profili di curvatura raffinati, selezzione di l'indice di rifrazione è ottimizazione di u coefficientu asfericu.
In cunclusione, u numeru di elementi di lente ùn hè micca solu una misura di a cumplessità ottica, ma una variabile fundamentale chì definisce u limite superiore di e prestazioni di l'imaghjini. Tuttavia, un cuncepimentu otticu superiore ùn hè micca ottenutu solu per via di l'escalazione numerica, ma per via di a custruzzione deliberata di un'architettura equilibrata, basata nantu à a fisica, chì armonizza a currezzione di l'aberrazione, l'efficienza di trasmissione, a cumpattezza strutturale è a fabricabilità. Guardendu avanti, si prevede chì l'innuvazioni in novi materiali - cum'è i polimeri è i metamateriali à altu indice di rifrazione è bassa dispersione - tecniche di fabricazione avanzate - cumprese u stampaggio à livellu di wafer è u trattamentu di superfici in forma libera - è l'imaghjini computazionale - per via di a co-cuncepimentu di ottiche è algoritmi - ridefiniranu u paradigma di u numeru di lenti "ottimali", permettendu sistemi di imaghjini di prossima generazione carattarizati da prestazioni più elevate, una maggiore intelligenza è una scalabilità migliorata.
Data di publicazione: 16 dicembre 2025