2012年度十大光学技术论文

2012-12-11 14:53

　　三、非球面透镜技术

　　非球面透镜技术概述

　　1，技术原理

　　非球面透镜，曲率半径随着中心轴而变化，用以改进光学品质，减少光学元件，降低设计成本。非球面透镜相对于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、CD播放器、高端显微仪器。

　　非球面透镜一般定义如下：

　　Z，旋转对称轴

　　s，径向距离

　　C，弧度(曲率半径的倒数)

　　k，曲面常数(K=0 球面；k > -1 椭圆面；K=-1 抛物面；k< -1 双曲面)

　　A4 A6 A8，高次非球面系数

　　随着非球面透镜的普及，更为准确的描述如下：

　　Cbfs，最佳拟合曲率

　　ρ，径向距离

　　u = ρ/ρmax

　　Qmcon，正交基非球面系数

　　am，归一化

　　非球面透镜最大特点是曲率半径随着中心轴不断变化，而不像球面透镜是个常数(如图1)。非球面透镜曲率半径变化的设计用以改进光学品质。

　　2，对比优势

　　a 球差校准

　　非球面透镜用以替换球面透镜，最显著的优势在于可以修正球面透镜在准直和聚焦系统中所带来的球差。通过调整曲面常数和非球面系数，非球面透镜可以最大限度的消除球差。如图2，右图非球面透镜(光线汇聚到同一点，提供光学品质)，基本上消除了左图球面透镜所产生的球差(光线汇聚到不同点，导致成像模糊)。

　　图3，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。

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