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球面与非球面的区别
- 2019-04-29-

       所谓球面和非球面,主要是针对镜头(各种相机、显微镜等镜头)、眼镜(包括隐形眼镜)的镜片几何形状而言,即球面镜片与非球面镜片。二者在几何形状上的差别决定了它们在平行的入射光的折射方向上产生差异,从而影响其成像效果的好坏。

  球面镜片,其镜片呈球面的弧度,其横切面亦呈弧状。当不同波长的光线,以平行光轴入射后镜片上不同的位置时,在菲林平面(与镜片中心和镜片焦点联机相垂直的、通过焦点的平面)上不能聚焦成一点,而形成像差的问题,影响影像的质素,例如出现清晰度下降和变形等现象。一般普通镜头是采用球面镜片组成的。

  为解决这一成像问题,可以透过在镜身内增加镜片以作为对像差的矫正,但此举可能会引起反效果,进一步削弱影像质素,因为额外的镜片,除增加光线在镜身内反射的机会,引起耀光现象外,亦会增加镜头的体积和重量。

  非球面镜片,其镜片并非呈球面的弧度,而是镜片边缘部份被「削」去少许,其横切面呈平面状。当光线入射到非球面镜面时,光线能够聚焦于一点,亦即菲林平面上,以消除各种象差。例如耀光现象在球面镜使用大光圈会比细光圈下拍摄来得严重,但若然加入非球面镜便可将耀光情况大大降低;又例如影像呈现变形(枕状或桶状),乃因镜头内的光线没有适当折射而产生,以变焦镜为例,短焦距时通常是桶状变形而变焦至长焦距时则为枕状变形,若采用非球面镜,则可以改善这方面的像差。

  引用非球面镜技术,对生产大光圈、高倍数变焦、以至极端广角及远摄的镜头较为有利,影像质素因像差的减少而有所提高,镜身体积亦有缩小。现时市面有不少镜头生产商均表示旗下部份焦距的镜头采用了非球面镜片,以至轻便变焦相机(例如28至90mm、38至105mm等)都采用非球面镜设计,以提高影像质素。

  非球面镜制作的难处在于它的几何尺寸的设计和几何尺寸的精密控制,目前这方面的技术日本较为先进。当前非球面镜的加工主要由两种方式:一类是采用高精密度研磨技术(手工或机械)对球面镜片进行再加工;一类是用高精度的模具进行压模或注塑方式直接制作非球面镜。


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