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非球面鏡頭技術介紹

2011-10-26

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.

  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。下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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