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非球面透镜与球面透镜的区别

1500 次浏览 时间:2022-10-28

球面透镜

球面透镜球面透镜,球面的形状对应于球体的截面,而球体是旋转对称的光学元件,其曲率半径与几何中心的距离不变。这意味着光学有效面积可以通过仅指定一个参数,即半径R来描述。由于该参数在整个表面上是恒定的,因此球体在加工制造方面具有较为经济的成本优势。

在生产成本方面,球面透镜有明显的优势。这是由于球面的统一形状确保了简单的制造过程和更短的生产时间。球面透镜适用于快速生成光学检测和均匀测量的方面。如触觉测量方法(例如轮廓仪或3D坐标测量机),以及光学测量方法都选择使用球面透镜进行测量。球面透镜的应用范围很广,例如计量学、航空航天(安装在卫星内部的光谱仪)或医疗技术(用于检查眼前节的裂隙灯)。

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根据球面透镜的形状、散射或聚焦特性用于将入射光折射到所需的程度。在成像系统中,高图像质量伴随着低成像误差,通过选择有效孔径,还可以减少其球面像差,其原因是阻挡了其它的外围光强更强的入射光线。

此外,使用多个球面透镜也可以提高图像质量,但要考虑光学系统的空间条件问题。通过组合一个或多个聚光和色散透镜可实现消色差,通常使用低折射率的正凸透镜和低折射率的负凹透镜并粘合在一起,从而改善球面像差和色差的光学系统,如消色差镜用于摄影镜头内。

非球面透镜

如果在光学设置中考虑其它因素,如高图像质量、数值孔径或空间节省,非球面透镜是更佳选择。非球面透镜是旋转对称的光学元件,其曲率半径从透镜中心呈放射状偏离。由于这种特殊的表面几何形状,非球面透镜与球面透镜的区别上,非球面透镜可以显著提高光学系统的成像质量。它们不同的曲率半径导致了与球面透镜的偏差。

通常,只要其透镜半径偏离球面形状,就是非球面透镜。非球面透镜是一种更好的聚焦光学器件。相比之下,球面透镜的入射光束随着距光轴距离的增加而偏转得更强烈,并且不会在一个公共点相交,也就引起像差导致模糊不清的图像,所以使用非球面透镜可提高图像质量。就光学设计而言,非球面透镜与球面透镜的区别上,非球面透镜具有更高的自由度,这意味着可以创建更复杂的透镜表面,以达到更好的光学元件表面质量。

与传统透镜相比,非球面透镜的另一个优点是减少了光学系统的总长度和重量。

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