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非球面透镜的特性
- 2020-07-08-

非球面透镜的特性

1.它可以消除球差,大大提高成像质量

球面透镜具有先天性的球差缺陷,导致无法逾越的光斑现象,如图1a所示,显然会影响图像质量。利用非球面透镜,光可以通过高阶曲面折射,从而使光在某一点上精确。如图1b所示,对球差进行了校正,成像质量大大提高。

2.它可以提高透镜边缘对光的折射率,消除由于光在球面透镜边缘过度折射而引起的桶形畸变

非球面透镜的一个重要特点是可以提高透镜边缘对光的折射率,从而使透镜的边缘成像变得更好。球面透镜,特别是高倍率球面透镜,更容易产生球差和图像失真,特别是由于球面透镜边缘的光过度折射而引起的桶形畸变,如图2A所示。当非球面透镜用于高倍率变焦透镜时,入射到边缘的光在非球面透镜的设计中,根据球面透镜畸变的相反方向进行校正,从而有效地消除了桶形畸变。

3.简化了透镜的光学结构,获得了较大的孔径

由于一个非球面透镜可以代替一组球面透镜,使得相机镜头的光学结构相对简化,使得在光路和机械结构上容易获得较大的孔径。而且,由于非球面透镜可以使边缘部分的光和中心部分的光通过透镜聚焦在同一平面上,从而使整个透镜的表面得到清晰有效的利用,从而使整个透镜能够正确聚焦,有效光孔径相对较大。

4.它使透镜体积小,重量轻,提高了透光率

随着非球面透镜有效孔径的增大,可以将更多的光投射到CCD敏感面上,从而提高了灵敏度。另外,由于一个非球面透镜可以代替一组中的几个球面透镜,所以相机镜头的体积和重量都减小了,光线通过的透镜更少,因此透射率大大提高,图像变得细腻明亮。

非球面透镜虽然具有上述优点,但除了透镜的设计和计算要精确外,其加工工艺要求也很高。例如低散射非球面透镜(如腾龙的LD透镜),其物理特性需要保证在抛光和镀膜过程中精确的加工精度;所形成的非球面层的特殊光学树脂的光学特性也需要保证在铸造过程中进行各种适当的管理,以达到更好的实用状态。


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