非球面透鏡技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

1、非球面透鏡技術(shù)的根底知識(shí)光學(xué)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(xué)性能， 必 須校正眾多的“像差。 假設(shè)僅僅用球面透鏡來校正，那么對(duì)應(yīng)鏡 頭的技術(shù)要求需要有許多透鏡 組合。仆巳對(duì)于特殊的高級(jí)鏡 頭，漢僅用球面透鏡有時(shí)不能使像差 校正到用戶滿意的程度。 光學(xué)設(shè)計(jì)中的計(jì)算公式： 1 ，技術(shù)原理 非球面透鏡， 曲率半徑隨著中心軸而變化， 用以改良光 學(xué)品質(zhì)， 減少光學(xué)元件，降低設(shè)計(jì)本錢。非球面透鏡相對(duì)于 球面透鏡具有獨(dú) 特的優(yōu)勢(shì)， 因此在光學(xué)儀器、 圖像、光電子 工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用， 例

2、如數(shù)碼相機(jī)、 CD 播放器、高端 顯微儀器。 2，比照優(yōu)勢(shì) a 球差校準(zhǔn) 非球面 透鏡用以替換球面透鏡，最顯著的優(yōu)勢(shì)在于可以修正球面透 鏡在準(zhǔn) 直和聚焦系統(tǒng)中所帶來的球差。通過調(diào)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(huì)聚到同 一點(diǎn)，提供光學(xué)品質(zhì) ，根本上消除了 球面透鏡所產(chǎn)生的球差 光 線會(huì)聚到不同點(diǎn)， 導(dǎo)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(shí)現(xiàn)，并且 簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和提供光的透過率。 b 系統(tǒng) 優(yōu)勢(shì) 非 球面透鏡簡(jiǎn)化了光學(xué)工程師為了提高光學(xué)品質(zhì)所涉及的元 素，同時(shí)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3、例如在變焦系統(tǒng)中，通常情 況下 10 片或者更多的透鏡被采用附加：高的機(jī)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(shí)現(xiàn)類似或 更好的光學(xué)品質(zhì)， 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(xué)玻璃和計(jì)量過程，都在推動(dòng)該項(xiàng) 技術(shù)的開展。 精密玻璃 模壓成型， 雖然在設(shè)計(jì)初期時(shí)本錢較高 高 精密的模具開發(fā) 但是模具成型后，生

4、產(chǎn)的高品質(zhì)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(chǎng)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(chǎng)合，隨 著技術(shù)的提高，其精度越來越高。最為顯著， 精準(zhǔn)拋光由計(jì)算機(jī)進(jìn) 行控制，自動(dòng)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化。如 果需要更高品質(zhì)的拋光，磁 流變拋光 magneto-rheological finishing將被采用。磁流變拋光相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)拋光而言，具 有更高的性能和更短的時(shí)間。 精密拋光成型，需要專業(yè)的設(shè) 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

5、子聚 合物的非 球面體。混合成型，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(shí)現(xiàn)同時(shí)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。混合成型非球 面透鏡， 適用于需要附加特 性同時(shí)消除色差和球差 ，大 批量制造的場(chǎng)合。 d 注塑成型 除 了玻璃材質(zhì)的非 球面透鏡，還存在塑料材質(zhì)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(duì)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(diǎn)是本錢低、重量 輕、易成 型，廣泛應(yīng)用于光學(xué)品質(zhì)適中、熱穩(wěn)定性不敏感、 抗壓力不大的場(chǎng) 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(duì)優(yōu)勢(shì)。因此針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng) 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(zhì)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(diǎn)， 適合于批量大、 品質(zhì)高、 熱穩(wěn)定性高的場(chǎng)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(diǎn)，適 合于樣品制作和小批量 試樣的場(chǎng)合 c 混合成型非球面透鏡，具有 球差和色差 同時(shí)校準(zhǔn)的特點(diǎn)，適合于寬光譜、批量大、品質(zhì)高的場(chǎng) 合 d 塑料成型非球面透鏡，具有本