astigmatismo

El astigmatismo ocurre cuando una lente tiene una curvatura desigual a lo largo de diferentes meridianos, lo que provoca que los rayos de luz converjan a diferentes distancias según su orientación. En lugar de formar un punto de enfoque nítido, los rayos de un solo punto del objeto se dispersan a lo largo de una línea focal o se extienden en una superficie cáustica borrosa. El resultado es un desenfoque direccional: las líneas horizontales pueden aparecer nítidas mientras que las líneas verticales permanecen borrosas, o viceversa, dependiendo de qué meridiano domine la aberración.

En los sistemas ópticos, el astigmatismo proviene de varias fuentes. Las lentes esféricas pulidas con potencia cilíndrica intencional exhiben astigmatismo por diseño. Los rayos fuera del eje que pasan a través de una lente esférica desarrollan astigmatismo como una aberración de campo, empeorando hacia los bordes de la imagen. Los elementos ópticos que están inclinados en lugar de perpendiculares a la trayectoria de la luz lo introducen sin intención. La desalineación de los elementos de lentes compuestos, donde los planos principales no coinciden para diferentes meridianos, crea astigmatismo sistemático. Los errores de fabricación, como un pulido ligeramente elíptico en una superficie nominalmente esférica, introducen astigmatismo aleatorio.

Medición y corrección

El astigmatismo se cuantifica en dioptrías y se especifica por su magnitud y ángulo del eje. Una lente con 1.00 dioptría de astigmatismo a 90 grados enfocará los rayos meridionales a diferentes distancias en aproximadamente 1 metro cuando se mide en el aire. La medición en sistemas ópticos utiliza técnicas como la imagen a través del enfoque, donde el patrón de desenfoque cambia de forma a medida que se mueve el plano focal, o la perfilación del haz láser para mapear la distribución de intensidad a través del frente de onda. En la visión humana, el ojo mismo puede poseer un error astigmático, donde la córnea o el cristalino tienen diferentes radios de curvatura a lo largo de ejes perpendiculares.

La corrección requiere introducir un astigmatismo igual y opuesto. En la corrección de la visión, esto significa lentes cilíndricas o tóricas orientadas al eje apropiado. En el diseño de instrumentos, el astigmatismo se maneja seleccionando cuidadosamente las formas y el espaciado de las lentes, o introduciendo elementos cilíndricos intencionales que cancelan la aberración fuera del eje. Los sistemas de imágenes de alta precisión a menudo utilizan pares de lentes cilíndricas para controlar el astigmatismo independientemente de otras aberraciones.

El término deriva de raíces griegas que significan sin punto focal. En fotografía y microscopía, el astigmatismo suele aparecer como un artefacto indeseable que requiere corrección óptica u optimización del enfoque. En aplicaciones especializadas como la cinematografía anamórfica o la conformación de haces, el astigmatismo introducido deliberadamente es un elemento funcional, que da forma a la luz para producir puntos no circulares o imágenes estiradas con relaciones de aspecto específicas.