在光學(xué)系統(tǒng)中，非球面透鏡被廣泛應(yīng)用于消除球面像差、彗差、像散、畸變等。與球面透鏡相比，非球面透鏡能夠獲得更高的光學(xué)質(zhì)量和成像性能。因此，在一些對(duì)成像要求較高的應(yīng)用中，如光學(xué)儀器、攝影鏡頭、望遠(yuǎn)鏡等領(lǐng)域，非球面透鏡得到了廣泛的應(yīng)用。
非球面透鏡，折射面為非球面的曲面的透鏡。一般可分成簡(jiǎn)單曲面(如拋物面)和復(fù)合曲面兩類。經(jīng)過復(fù)雜計(jì)算的非球面透鏡,可用于透鏡組球面像差的校正。由于非球面表面經(jīng)適當(dāng)?shù)膹?fù)合,可使透鏡中央為正,邊緣為負(fù),因而可以同時(shí)具有多種校正功能,并在理論上可使球面像差減少至0。
球面透鏡是指從透鏡的中心到邊緣具有恒定的曲率，而非球面透鏡則是從中心心到邊緣之曲率連續(xù)發(fā)生變化。在攝影鏡頭中，為了保證光學(xué)性能，必須校正眾多的“像差”。若僅僅用球面透鏡來(lái)校正，則對(duì)應(yīng)鏡頭的技術(shù)要求需要有許多透鏡組合。
一般來(lái)說，傳統(tǒng)的球面透鏡由于其球面的對(duì)稱性，當(dāng)使用不同的波長(zhǎng)光線照射時(shí)，透鏡會(huì)有不同的折射率，而引起色差。非球面透鏡則可以通過設(shè)計(jì)不對(duì)稱的曲率半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)色差校正，使不同波長(zhǎng)的光線在透鏡內(nèi)有相同的折射率，從而減少了色差。
矯正像場(chǎng)變形或扭曲。透鏡在成像時(shí)會(huì)使得圖像邊緣的物體變形或扭曲，影響成像的清晰度。非球面透鏡可以通過設(shè)計(jì)不對(duì)稱的曲率半徑，使不同位置的光線在透鏡內(nèi)具有相同的折射率，能更好地矯正像場(chǎng)變形或扭曲。
相比簡(jiǎn)單透鏡，非球面鏡的復(fù)雜表面可以減少或者消除球差或者其他像差。單一非球面鏡可以替代很多的復(fù)雜球面鏡系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)更小，更輕，甚至有時(shí)候會(huì)更便宜。非球面鏡元件被用來(lái)設(shè)計(jì)多光學(xué)元件的廣角鏡或者標(biāo)淮鏡頭，以此來(lái)減少像差。小的模貯非球面鏡通常可以用來(lái)淮直激光二極管。
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