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简单的来认识一下塑胶非球面透镜

2021-05-10 13:18:06

塑胶非球面透镜具有更好的曲率半径,并且可以保持良好的像差校正以获得所需的性能。非球面透镜的应用带来了出色的清晰度和更高的分辨率,同时使透镜设计的小型化成为可能。


概述:

球面透镜是指从透镜中心到边缘的恒定曲率,而非球面透镜的曲率从中心到边缘是连续变化的。在摄影镜头中,为了确保光学性能,必须校正许多“像差”。若仅仅用球面透镜来校正,则对应镜头的技术要求需要有许多透镜组合。对于特殊的高级镜头,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:


光学设计中的计算公式   

技术原理:

塑胶非球面透镜具有随中心轴变化的曲率半径,以提高光学质量,减少光学组件并降低设计成本。非球面透镜比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,例如数码相机、车载镜头、高端显微仪器。


对比优势:

a 球差校准

非球面透镜用于代替球面透镜。最显着的优点是,它可以校正由准直和聚焦系统中的球面透镜引起的球面像差。通过调整曲面常数和非球面系数,非球面透镜可以大限度的消除球差。非球面透镜(光线汇聚到同一点,提供光学品质),基本上消除了球面透镜所产生的球差(光线汇聚到不同点,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。

定制塑胶非球面透镜

b 系统优势

非球面透镜简化了光学工程师涉及的元件,以提高光学质量,同时提高了系统的稳定性。例如,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,提高成本率,降低系统的综合成本。


成型工艺:


a 精密玻璃模压成型

精密玻璃压缩成型是将玻璃材料加热到高温以变成塑料,通过非球面模具将其成形,然后逐渐将其冷却至室温。目前,精密玻璃成型不适用于直径大于10mm的非球面镜片。但是,新工具,光学玻璃和测量过程都在推动这项技术的发展。


精密玻璃成型在最初的设计阶段(高精度模具开发)的成本很高,但是模具成型后,生产的高品质产品可以平摊掉前期的开发成本,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

混合成型法,以球面透镜为基础,通过非球面模具压铸在球面透镜的表面上压铸并采用紫外光固化上一层高分子聚合物的非球面体。混合成型,一般采用消色差球面透镜为基底,表面压铸一层非球面,用以实现同时消除色差和球差。


d 注塑成型

除了玻璃非球面镜片之外,还有塑料非球面镜片。塑料成型是将熔融塑料注入非球形模具中。与玻璃相比,塑料的热稳定性和抗压缩性较差,并且需要特殊处理才能获得类似的非球面镜片。但是,塑料非球面镜片的特点是成本低,重量轻且易于成型。它们被广泛用于具有中等光学质量,不敏感的热稳定性和低耐压性的场合。


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