非球面透镜具有更佳的曲率半径,可以维持良好的像差修正,以获得所 需要的性能。非球面透镜的应用,带来出色的锐度和更高的 分辨率,同时镜头的小型化设计成为了可能。

       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。

成型工艺

a 精密玻璃模压成型

        精密玻璃模压成型,是将玻璃材料加热至高温而变得具有可塑性,通过非球面模具来成型,然后逐步冷却至室温。目前,精密玻璃模压成型,不适用于直径大于10mm的非球面透镜。但是,新的工具、光学玻璃和计量过程,都在推动该项技术的发展。 精密玻璃模压成型,虽然在设计初期时成本较高(高精密的模具开发),但是模具成型后,生产的高品质产品可以平摊掉前期的开发成本,特别适合于需要大批量生产的场合。

 

b 精密抛光成型

         研磨和抛光一般适用于一次生产单片非球面透镜的场合,随着技术的提高,其精度越来越高。最为显著,精准抛光由计算机进行控制,自动调整以实现参数优化。如果需要更高品质的抛光,磁流变抛光(magneto-rheological finishing)将被采用。磁流变抛光相对于标准抛光而言,具有更高的性能和更短的时间。精密抛光成型,需要专业的设备,目前是样品制作和小批量试样的首要选择。

 

c 混合成型

        混合成型,以球面透镜为基底,通过非球面模具在球面透镜表面压铸并采用紫外光固化上一层高分子聚合物的非球面体。混合成型,一般采用消色差球面透镜为基底,表面压铸一层非球面,用以实现同时消除色差和球差。图7是混合成型非球面透镜的制造工艺流程。混合成型非球面透镜, 适用于需要附加特性(同时消除色差和球差),大批量制造的场合。

 

d 注塑成型

        除了玻璃材质的非球面透镜,还存在塑料材质的非球面透镜。塑料成型,是将熔融的塑料注射入非球面模具中。相对于玻璃,塑料的热稳定性和抗压性较差,需要经过特别处理,以得到类似的非球面透镜。然而,塑料非球面透镜最大的特点是成本低、重量轻、易成型,广泛应用于光学品质适中、热稳定性不敏感、抗压力不大的场合。

 

各种类型的非球面透镜,都有其自身的相对优势。因此针对不同的应用场合,选择合适的产品就现得很重要。主要的考虑因素,包括:批量、品质和成本。

a 精密玻璃成型非球面透镜, 具有批量化生产和热稳定性高的特点,适合于批量大、品质高、热稳定性高的场合

b 精密抛光成型非球面透镜,具有制样周期短和不需要模具的特点,适合于样品制作和小批量试样的场合

c 混合成型非球面透镜,具有球差和色差同时校准的特点,适合于宽光谱、批量大、品质高的场合

d 塑料成型非球面透镜,具有成本低和重量轻的特点,适合于批量大、品质适中、热稳定性不高的场合

需要定制非球面透镜时(没有标准产品或者库存产品不足),开发成本、试样成本、批量化价格、交货周期等因素都要考虑在内。

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