非球面鏡頭的應(yīng)用
非球面鏡頭技術(shù)目前是最受歡迎的主題之一。實(shí)際上,非球面鏡頭技術(shù)已廣泛用于攝影目的,大約在10年前被引入CCTV鏡頭。那么什么是非球面鏡頭呢?
實(shí)際上,非球面鏡片在肉眼看來通常是球形的而不是平坦的。這是因?yàn)榭梢酝ㄟ^基于球形的微調(diào)來獲得非球面透鏡的表面形狀。從數(shù)學(xué)角度看,球形函數(shù)是二次函數(shù),但是非球形函數(shù)是4階或更高階的函數(shù),通常設(shè)計(jì)為十倍,因此非球形更復(fù)雜。更清楚地,非球面形狀基于球面形狀,并且基于球面手動(dòng)控制。因?yàn)轭A(yù)先設(shè)計(jì)的精細(xì)表面形狀是波浪形的,所以鏡片的表面形狀顯示出復(fù)雜的非球面曲面。每個(gè)非球面開口具有不同的功率。
通常認(rèn)為,在通過凸透鏡(最常見的球面透鏡)之后,光束可以聚焦在單個(gè)點(diǎn)上。例如,許多人使用放大鏡收集陽光并燃燒紙來玩。但是,從光學(xué)角度來看,球面凸透鏡實(shí)際上不能將光收集到該點(diǎn)。它收集的實(shí)際上是一個(gè)亮點(diǎn)。由于可見度有限,因此肉眼有點(diǎn)可見。這是因?yàn)榍蛎骁R具有先天性缺陷,即稱為“球差”的缺陷,單個(gè)球面鏡無法克服。正是這種異常導(dǎo)致耀斑。這種像差對(duì)圖像質(zhì)量有重大影響。但是,非球面透鏡可以將光精確地會(huì)聚到大于球差的位置,從而大大提高了成像質(zhì)量。那么,將非球面透鏡用于透鏡有哪些具體優(yōu)勢?
(1)應(yīng)用非球面透鏡使得透鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,并且易于在光學(xué)設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)中獲得大的孔徑,從而使整個(gè)圖像變亮。
(2)非球面鏡片極大地改善了圖像質(zhì)量并增強(qiáng)了圖像(尤其是邊緣圖像)的清晰度。
將非球面表面應(yīng)用于具有較高主光線的表面也可以校正離軸像差,例如像散和畸變。這大大改善了離軸成像。這在實(shí)際使用中非常重要。這樣可以清晰地表達(dá)圖像的所有細(xì)節(jié),避免出現(xiàn)圖像但無法用作證據(jù)的無助情況。
(3)非球面透鏡可以代替一組球面透鏡,因此使用非球面透鏡可以減小透鏡的尺寸。
使用高級(jí)光學(xué)軟件,非球面鏡片的設(shè)計(jì)并不難,但是其制造和加工需要非常高的技術(shù)和工藝。因此,很少有制造商能夠完成用于CCTV鏡頭的所有非球面鏡頭的開發(fā)和生產(chǎn)。非球面鏡片的開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)已成為公司的核心技術(shù)。
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