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球面与非球面透镜

作者:时间:2020-06-01 14:12:01216 次浏览

非球面镜头(Aspherical Lens)是镜头所用的镜片为非球面的镜片,也就是说.镜片的表面形状可能是二次,三次 曲面,其中三次曲面也被称为自由曲面。

球面与非球面透镜

非球面镜头的镜片形状是通过精确计算并由精密机器研磨而成,在设计过程中充分考虑到上述各校正因素,因而 一片非球面镜片就能实现多个球面镜片校正像差的效果,用非球面镜片制造镜头可以有效减少镜片的数量并因此减 小镜头的体积,还使得镜头的成像精度更佳,透光度更好,色彩还原更加准确.

非球面镜片的主要特点就是可以改善镜片边缘部分对光的折射率,从而使物体的成像更加细致。将非球面镜片首 次应用到监控镜头中,使该种镜头的性能大为提高。现在非球面镜头是将混合非球面镜片(Hybrid Aspherical Element)与低散射(LD,Low-Dispersing)镜片有机地结合,从而获得了优异的光学特性。其中 LD 镜片具有非平 行光成像的性质(unparallel optieal quality),可以有效地消除使图象对比度及锐度都减弱的色差现象。

这种非球面镜头的加工工艺要求很高:

一方面,光学树脂(optical resin)的光学特性只有在铸型过程中保证各种适当的管理才能达到最佳:另一方面, 易碎的 LD 镜片的物理特性又需要在抛光及镀膜过程中保证最精密的加工精度。

普通球面镜片边缘部分的光线由于折射而使成像点变得模糊,出现光晕;而非球面镜片边缘部分的光线经过高次 曲面的折射恰好聚焦于一点,因而成像点非常精确。非球面镜头的成像质量因此得到提高。另外,由于一片非球面 镜片就可以取代多片球面镜片的组合,因而镜头的体积相应缩小,透光率也有所改善。

高端的监控摄像机镜头都是复式镜头,在结构上向多组、多片发展,不管它的结构多么复杂,其透镜组都是由会聚透镜和发散透镜组成,会聚透镜是凸透镜,发散透镜是凹透镜,无伦是凸透镜或凹透镜总是有一个球形的面,所 以才把带球形面的透镜称为“球面镜头”。现代球面镜头虽然已经广泛使用电子计算机进行设计和加工,也都采用 新型优质光学玻璃制造,尽管如此,也难从根本上消除各种球面像差和色差以及其它像差。特别是长焦距、大口径 镜头,各种像差尤为严重。要想从根本上解决这些问题,最好的办法就是:设计出精密准确的非球面镜头。

非球面镜头的特点是:能够提高摄影镜头的结像力(分辨率)。便于制造大口径镜头,特别是制造大口径变焦镜 头,对增大变焦倍数、使镜头高质量、小型化尤显得十分重要。所以非球面镜头几乎成了镜头的发展趋势。早在五 十年代初,就有人提出改善镜头成像质量的最佳方案是使摄影镜头非球面化。上图是球面镜头与非球面镜头在光线 聚焦情况下的比较。