非球面透镜技术的基础知识

1、非球面透镜技术的根底知识光学人生，你的精彩人生！球面透镜是指从透镜的中心 到边缘 具有恒定的曲率，而非球而透镜那么是从小心到边缘之 曲率连续发生 变化。在摄影镜头中，为了保证光学性能，必 须校正众多的“像差。 假设仅仅用球面透镜来校正，那么对应镜 头的技术要求需要有许多透镜 组合。仆巳对于特殊的高级镜 头，汉仅用球面透镜有时不能使像差 校正到用户满意的程度。 光学设计中的计算公式： 1 ，技术原理 非球面透镜， 曲率半径随着中心轴而变化， 用以改进光 学品质， 减少光学元件，降低设计本钱。非球面透镜相对于 球面透镜具有独 特的优势， 因此在光学仪器、 图像、光电子 工业得到了广泛的应用， 例如

2、数码相机、 CD 播放器、高端 显微仪器。 2，比照优势 a 球差校准 非球面 透镜用以替换球面透镜，最显著的优势在于可以修正球面透 镜在准 直和聚焦系统中所带来的球差。通过调整曲面常数和 非球面系数， 非球面透镜可以最大限度的消除球差。非球面 透镜光线会聚到同 一点，提供光学品质 ，根本上消除了 球面透镜所产生的球差 光 线会聚到不同点， 导致成像模糊 采用三片球面透镜，增大有效 焦距，用于消除球差。但是， 一片非球面透镜高数值孔径，短焦 距就可以实现，并且 简化系统设计和提供光的透过率。 b 系统 优势 非 球面透镜简化了光学工程师为了提高光学品质所涉及的元 素，同时提高了系统的稳定性。例

3、如在变焦系统中，通常情 况下 10 片或者更多的透镜被采用附加：高的机械容差， 额外装配程序，提高抗 反射镀膜 ，然而 1 片或者 2 片非球 面透镜就可以实现类似或 更好的光学品质， 从而减小系统 尺寸，提高本钱率，降低系统的 综合本钱。3，成型工艺 a 精密玻璃模压成型 精密玻璃模压成型，是将 玻璃材料加热至 高温而变得具有可塑性，通过非球面模具来 成型，然后逐步冷却至 室温。目前，精密玻璃模压成型，不适用于直径大于10mm的非球面透镜。但是，新的工具、光 学玻璃和计量过程，都在推动该项 技术的开展。 精密玻璃 模压成型， 虽然在设计初期时本钱较高 高 精密的模具开发 但是模具成型后，生产

4、的高品质产品可以平摊掉 前期的开发 本钱，特别适合于需要大批量生产的场合。 b 精密抛 光 成型 研磨和抛光一般适用于一次生产单片非球面透 镜的场合，随 着技术的提高，其精度越来越高。最为显著， 精准抛光由计算机进 行控制，自动调整以实现参数优化。如 果需要更高品质的抛光，磁 流变抛光 magneto-rheological finishing将被采用。磁流变抛光相对于标准抛光而言，具 有更高的性能和更短的时间。 精密抛光成型，需要专业的设 备，目前是样品制作和小批量试样的 首要选择。 c 混 合成型 混合成型，以球面透镜为基底，通过非球 面模 具在球面透镜外表压铸并采用紫外光固化上一层高分子

5、聚 合物的非 球面体。混合成型，一般采用消色差球面透镜为基 底，外表压铸一 层非球面，用以实现同时消除色差和球差。 图 7 是混合成型非球面 透镜的制造工艺流程。混合成型非球 面透镜， 适用于需要附加特 性同时消除色差和球差 ，大 批量制造的场合。 d 注塑成型 除 了玻璃材质的非 球面透镜，还存在塑料材质的非球面透镜。塑料成 型，是将 熔融的塑料注射入非球面模具中。相对于玻璃，塑料的热 稳 定性和抗压性较差，需要经过特别处理，以得到类似的非球 面 透镜。然而，塑料非球面透镜最大的特点是本钱低、重量 轻、易成 型，广泛应用于光学品质适中、热稳定性不敏感、 抗压力不大的场 合。 4 ，选择依据 各种类型的非 球面透镜，都有其自身的相对优势。因此针对不同的应用场 合，选 择适宜的产品就现得很重要。 主要的考虑因素， 包括： 批量、品 质和本钱。 a 精密玻璃成型非球面透镜， 具 有批量化生产和热稳 定性高的特点， 适合于批量大、 品质高、 热稳定性高的场合 b 精 密抛光成型非球面透镜，具有 制样周期短和不需要模具的特点，适 合于样品制作和小批量 试样的场合 c 混合成型非球面透镜，具有 球差和色差 同时校准的特点，适合于宽光谱、批量大、品质高的场 合 d 塑料成型非球面透镜，具有本