Diseño de sistemas ópticos isoplanéticos partiendo del estigmatismo riguroso en superficies cartesianas

Abstract

Este trabajo presenta una metodología para el diseño de sistemas ópticos de bajas aberraciones basada en superficies cartesianas en el marco de la óptica geométrica. El punto de partida son las configuraciones rigurosamente estigmáticas, a partir de las cuales se desarrollan dos procesos de optimización secuenciales que permiten aproximarse primero al aplanetismo y posteriormente alcanzar una aproximación al isoplanetismo.

La metodología se fundamenta en la formulación paramétrica de las superficies cartesianas, cuya estructura permite describir el estigmatismo riguroso, el aplanetismo y las aberraciones mediante los parámetros de forma, los cuales dependen directamente de los parámetros globales del sistema. Esta relación permite emplear estrategias numéricas para aproximarse al aplanetismo riguroso en primera instancia y posteriormente reducir las aberraciones y simultáneamente homogenizar el tamaño y la forma del diagrama de puntos asociados a distintos puntos campos ajustando los parámetros libres del sistema.

Los resultados muestran que es posible construir sistemas con un comportamiento aproximadamente aplanético y posteriormente sistemas cuya distribución de puntos en la superficie imagen es casi invariante con el campo, constituyendo una primera aproximación al isoplanetismo. Esto demuestra la viabilidad de diseñar sistemas ópticos de alta calidad basados en superficies cartesianas y procesos de optimización aprovechando el método de trazado de rayos propuesto en el GOTS, estableciendo una base sólida para futuros desarrollos que integren efectos de la óptica física y permitan expandir esta metodología hacia aplicaciones más complejas.