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      球面與非球面透鏡

      作者:時間:2020-06-01 14:12:01242 次瀏覽

      非球面鏡頭(Aspherical Lens)是鏡頭所用的鏡片為非球面的鏡片,也就是說.鏡片的表面形狀可能是二次,三次 曲面,其中三次曲面也被稱為自由曲面。

      球面與非球面透鏡

      非球面鏡頭的鏡片形狀是通過精確計算并由精密機器研磨而成,在設計過程中充分考慮到上述各校正因素,因而 一片非球面鏡片就能實現多個球面鏡片校正像差的效果,用非球面鏡片制造鏡頭可以有效減少鏡片的數量并因此減 小鏡頭的體積,還使得鏡頭的成像精度更佳,透光度更好,色彩還原更加準確.

      非球面鏡片的主要特點就是可以改善鏡片邊緣部分對光的折射率,從而使物體的成像更加細致。將非球面鏡片首 次應用到監控鏡頭中,使該種鏡頭的性能大為提高?,F在非球面鏡頭是將混合非球面鏡片(Hybrid Aspherical Element)與低散射(LD,Low-Dispersing)鏡片有機地結合,從而獲得了優異的光學特性。其中 LD 鏡片具有非平 行光成像的性質(unparallel optieal quality),可以有效地消除使圖象對比度及銳度都減弱的色差現象。

      這種非球面鏡頭的加工工藝要求很高:

      一方面,光學樹脂(optical resin)的光學特性只有在鑄型過程中保證各種適當的管理才能達到最佳:另一方面, 易碎的 LD 鏡片的物理特性又需要在拋光及鍍膜過程中保證最精密的加工精度。

      普通球面鏡片邊緣部分的光線由于折射而使成像點變得模糊,出現光暈;而非球面鏡片邊緣部分的光線經過高次 曲面的折射恰好聚焦于一點,因而成像點非常精確。非球面鏡頭的成像質量因此得到提高。另外,由于一片非球面 鏡片就可以取代多片球面鏡片的組合,因而鏡頭的體積相應縮小,透光率也有所改善。

      高端的監控攝像機鏡頭都是復式鏡頭,在結構上向多組、多片發展,不管它的結構多么復雜,其透鏡組都是由會聚透鏡和發散透鏡組成,會聚透鏡是凸透鏡,發散透鏡是凹透鏡,無倫是凸透鏡或凹透鏡總是有一個球形的面,所 以才把帶球形面的透鏡稱為“球面鏡頭”?,F代球面鏡頭雖然已經廣泛使用電子計算機進行設計和加工,也都采用 新型優質光學玻璃制造,盡管如此,也難從根本上消除各種球面像差和色差以及其它像差。特別是長焦距、大口徑 鏡頭,各種像差尤為嚴重。要想從根本上解決這些問題,最好的辦法就是:設計出精密準確的非球面鏡頭。

      非球面鏡頭的特點是:能夠提高攝影鏡頭的結像力(分辨率)。便于制造大口徑鏡頭,特別是制造大口徑變焦鏡 頭,對增大變焦倍數、使鏡頭高質量、小型化尤顯得十分重要。所以非球面鏡頭幾乎成了鏡頭的發展趨勢。早在五 十年代初,就有人提出改善鏡頭成像質量的最佳方案是使攝影鏡頭非球面化。上圖是球面鏡頭與非球面鏡頭在光線 聚焦情況下的比較。

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