非球面应用概述

作者：发布时间：2022-03-16 10:01:22点击：442

在广角短焦距物镜中泰勒-霍夫逊（Talor-Hobson）公司在光学系统中使用非球面保证了光学特性和成像质量，又简化了结构，如图1所示。原结构是九片，相对孔径为f' /1.8，使用非球面后简化为七片，相对孔径也达到了f' /1.8。适用于35mm电影摄影物镜，焦距f =25mm，在光阑附近采用非球面以校正与孔径有关的高级像差。使用非球面的结构在口径上与长度上均缩小1/3左右。

航摄物镜鲁萨尔-38（Pyccap38)在前组中引进高阶非球面，焦距f ’=36mm，相对孔径为f’/7.7，视场角2w=148°，轴外点照度分布由E’=E₀ cos⁴w’提高到了E'_w=E₀ cos²w’,如图2所示。

光学系统中使用非球面.jpg

图2.jpg

离光阑较远处采用非球面，以校正与视场有关的像差，如图3所示的电影摄影物镜，焦距f'=5.8mm，相对孔径为f’/1.8，视场角2w=103°，非球面控制了高级像散与畸变。

物镜中应用非球面以较少组元（五透镜组）做成大孔径物镜，相对孔径可达f’/0.519，但是相面离最后一块透镜较近，如图4所示。

两轴对称面形中，有柱面、超环面、复合曲面等。

衍射光学元件（Diffractive Optical Element, DOE）是表面带有阶梯状衍射结构的光学元件。最早出现的是衍射光栅，随后还有菲涅尔透镜（Fresnel Less）等多种元件，现在还出现了多层的衍射结构元件。并根据其二元掩膜的制造方法发展了二元光学。现在已经可以直接利用超精密加工技术制造高精度衍射元件。

微结构阵列包括微透镜阵列、V槽型结构导光板等。微透镜阵列可以用于手机等液晶显示器的背光板。V槽型结构导光板在光纤通信系统中作为光电耦合器件使用。

采用非球面技术设计的光学系统可广泛应用于各种军用和民用产品中，比如微光夜视、激光测距、导引头、现代光电子产品、图像处理产品如数码相机、VCD、DVD、计算机、CCD摄像镜头、大屏幕投影电视机等。