非球面透鏡技術的基礎知識

1、非球面透鏡技術的根底知識光學人生，你的精彩人生！球面透鏡是指從透鏡的中心 到邊緣 具有恒定的曲率，而非球而透鏡那么是從小心到邊緣之 曲率連續(xù)發(fā)生 變化。在攝影鏡頭中，為了保證光學性能，必 須校正眾多的“像差。 假設僅僅用球面透鏡來校正，那么對應鏡 頭的技術要求需要有許多透鏡 組合。仆巳對于特殊的高級鏡 頭，漢僅用球面透鏡有時不能使像差 校正到用戶滿意的程度。 光學設計中的計算公式： 1 ，技術原理 非球面透鏡， 曲率半徑隨著中心軸而變化， 用以改進光 學品質， 減少光學元件，降低設計本錢。非球面透鏡相對于 球面透鏡具有獨 特的優(yōu)勢， 因此在光學儀器、 圖像、光電子 工業(yè)得到了廣泛的應用， 例如

2、數(shù)碼相機、 CD 播放器、高端 顯微儀器。 2，比照優(yōu)勢 a 球差校準 非球面 透鏡用以替換球面透鏡，最顯著的優(yōu)勢在于可以修正球面透 鏡在準 直和聚焦系統(tǒng)中所帶來的球差。通過調整曲面常數(shù)和 非球面系數(shù)， 非球面透鏡可以最大限度的消除球差。非球面 透鏡光線會聚到同 一點，提供光學品質 ，根本上消除了 球面透鏡所產(chǎn)生的球差 光 線會聚到不同點， 導致成像模糊 采用三片球面透鏡，增大有效 焦距，用于消除球差。但是， 一片非球面透鏡高數(shù)值孔徑，短焦 距就可以實現(xiàn)，并且 簡化系統(tǒng)設計和提供光的透過率。 b 系統(tǒng) 優(yōu)勢 非 球面透鏡簡化了光學工程師為了提高光學品質所涉及的元 素，同時提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例

3、如在變焦系統(tǒng)中，通常情 況下 10 片或者更多的透鏡被采用附加：高的機械容差， 額外裝配程序，提高抗 反射鍍膜 ，然而 1 片或者 2 片非球 面透鏡就可以實現(xiàn)類似或 更好的光學品質， 從而減小系統(tǒng) 尺寸，提高本錢率，降低系統(tǒng)的 綜合本錢。3，成型工藝 a 精密玻璃模壓成型 精密玻璃模壓成型，是將 玻璃材料加熱至 高溫而變得具有可塑性，通過非球面模具來 成型，然后逐步冷卻至 室溫。目前，精密玻璃模壓成型，不適用于直徑大于10mm的非球面透鏡。但是，新的工具、光 學玻璃和計量過程，都在推動該項 技術的開展。 精密玻璃 模壓成型， 雖然在設計初期時本錢較高 高 精密的模具開發(fā) 但是模具成型后，生產(chǎn)

4、的高品質產(chǎn)品可以平攤掉 前期的開發(fā) 本錢，特別適合于需要大批量生產(chǎn)的場合。 b 精密拋 光 成型 研磨和拋光一般適用于一次生產(chǎn)單片非球面透 鏡的場合，隨 著技術的提高，其精度越來越高。最為顯著， 精準拋光由計算機進 行控制，自動調整以實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化。如 果需要更高品質的拋光，磁 流變拋光 magneto-rheological finishing將被采用。磁流變拋光相對于標準拋光而言，具 有更高的性能和更短的時間。 精密拋光成型，需要專業(yè)的設 備，目前是樣品制作和小批量試樣的 首要選擇。 c 混 合成型 混合成型，以球面透鏡為基底，通過非球 面模 具在球面透鏡外表壓鑄并采用紫外光固化上一層高分子

5、聚 合物的非 球面體?；旌铣尚?，一般采用消色差球面透鏡為基 底，外表壓鑄一 層非球面，用以實現(xiàn)同時消除色差和球差。 圖 7 是混合成型非球面 透鏡的制造工藝流程?；旌铣尚头乔?面透鏡， 適用于需要附加特 性同時消除色差和球差 ，大 批量制造的場合。 d 注塑成型 除 了玻璃材質的非 球面透鏡，還存在塑料材質的非球面透鏡。塑料成 型，是將 熔融的塑料注射入非球面模具中。相對于玻璃，塑料的熱 穩(wěn) 定性和抗壓性較差，需要經(jīng)過特別處理，以得到類似的非球 面 透鏡。然而，塑料非球面透鏡最大的特點是本錢低、重量 輕、易成 型，廣泛應用于光學品質適中、熱穩(wěn)定性不敏感、 抗壓力不大的場 合。 4 ，選擇依據(jù) 各種類型的非 球面透鏡，都有其自身的相對優(yōu)勢。因此針對不同的應用場 合，選 擇適宜的產(chǎn)品就現(xiàn)得很重要。 主要的考慮因素， 包括： 批量、品 質和本錢。 a 精密玻璃成型非球面透鏡， 具 有批量化生產(chǎn)和熱穩(wěn) 定性高的特點， 適合于批量大、 品質高、 熱穩(wěn)定性高的場合 b 精 密拋光成型非球面透鏡，具有 制樣周期短和不需要模具的特點，適 合于樣品制作和小批量 試樣的場合 c 混合成型非球面透鏡，具有 球差和色差 同時校準的特點，適合于寬光譜、批量大、品質高的場 合 d 塑料成型非球面透鏡，具有本