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2023.11
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光学透镜作为光学行业基本的元器件一直在扮演常见且不可替代的关键角色。从传统光学的设计与制造方面来说，一直以来光学行业使用最多的是球面透镜，因为设计生产球面透镜的工艺成熟度很高，制造成本容易降低，所生产的各种球面透镜可以满足不同类型光学镜头的参数要求，也能够适应不同种类光学系统的性能指标。不过随着各种高端镜头与各种光学系统设计的特殊要求，普通球面镜头的参数指标难以满足更高的设计标准，即使有些系统强行达到了设计参数指标，那么整个镜头或系统也很有可能需要堆叠大量的光学镜片，从而导致系统冗余感增加，用户使用舒适感降低。
为了解决传统球面透镜所带来的问题，那么非球面透镜的出现就会显得非常自然。早期非球面透镜的出现虽然可以有效解决传统球面透镜的一系列问题，但非球面透镜并没有迅速抢占或取代球面透镜的位置，主要原因有两个：一方面大量的光学镜头系统并不会有过高的要求，传统的球面镜头足以满足参数指标；另一方面早期非球面透镜的设计与生产工艺相对不成熟，有些参数指标难以设计，部分透镜产品无法生产，从而在一定程度上阻碍了非球面透镜的发展与应用。
Dimension Labs常年致力于研发各种高端成像及测量产品，掌握高端技术专利，紧跟科技前沿，不断突破核心技术，推出各种可满足科研及工业需求的尖端产品。目前维度光电根据市场变化与需求推出全新系列产品--模压非球面透镜，该系列产品以其巧妙的设计与成熟的生产工艺使得非标准化的非球面透镜基本变为标准品，客户不仅有多样的选择，还可以极大地降低使用成本与系统结构开发成本。该产品以独特的性能优势在激光准直、光学成像、光学仪器和光电子工业中得到了广泛的应用，可以带给用户前所未有的极致体验。
非球面透镜的优势
1、减少透镜数量
使用单个非球面透镜可以实现多个球面透镜的功能，从而减少了透镜的数量。这有助于简化光学系统的结构，降低制造成本和重量。主要是因为非球面透镜具有优秀的像差校正能力。在光学设计的过程中，对光学系统像差的控制是特别关键的一个环节，有时为了满足设计要求必须要强行堆叠增加球面镜片，最终使得整个光学系统变得复杂且臃肿。如果在设计中加入部分非球面或全部换成非球面，则直接会使得整个系统变得更加简单。例如，在通常使用十个或更多透镜元件的复杂透镜组件中，如图1，可以用几个非球面透镜取代多个球面透镜，同时实现相同甚至更好的性能。减少元件的数量的同时还减少了光学组件内部可能发生反射的表面的数量，从而增加光通量。
非球面透镜系统
球面透镜系统
图2 球面透镜系统与非球面透镜系统
2、提高光学性能
非球面透镜的曲率可以根据需要进行调整，这意味着它可以精确地控制光线的聚焦。这种灵活性使得非球面透镜在成像质量、分辨率和对比度等方面优于传统的球面透镜，从而提高图像的清晰度和细节表现能力，进一步提高成像质量。因此，非球面透镜在各种光学应用中被广泛使用，特别是在高端相机、望远镜和医疗设备等领域。
3、提高可靠性
非球面透镜的制造工艺相对成熟，因此在实际应用中具有较高的可靠性。非球面透镜的制造通常采用模压或注塑成型技术，这些技术已经得到广泛应用并经过多年的发展和完善。通过精确控制模具的形状和温度等参数，可以实现对非球面透镜曲率和形状的高度控制，从而确保产品的一致性和稳定性。
此外，非球面透镜的结构相对简单，由单一的光学元件组成，没有复杂的调整机构或组装要求。这使得非球面透镜易于维护和更换。当需要更换非球面透镜时，只需将其从光学系统中取出并安装新的透镜即可，无需进行复杂的调整或重新校准。这种简便的设计使得非球面透镜在实际应用中具有更长的使用寿命和更低的维护成本。
非球面透镜应用
正是由于非球面透镜具备上述优势，且各行业对光学系统性能提出了更加严苛的需求，进一步推进了对非球面透镜的应用。目前各行业对非球面透镜的具体应用如下：
1、相机镜头
非球面透镜可以用于智能手机相机中，以提供更好的成像质量和更小的尺寸；在单反相机中，非球面透镜可以减少镜头的数量和重量，同时提高成像质量；在望远相机中，应用非球面透镜可以实现更大的放大倍数和更高的分辨率。
2、汽车前照灯
非球面透镜可以用于汽车前照灯中，以提高照明效果并减少眩光。它们可以将光线聚焦到所需的位置，同时分散光线以避免刺眼。
3、医疗设备
非球面透镜可用于眼镜、隐形眼镜和角膜塑形镜等眼科设备中，以矫正视力问题。在显微镜和内窥镜等医疗仪器中，非球面透镜可以提高成像质量和分辨率。
4、激光应用
非球面透镜可用于激光器中，以调整光束的形状和聚焦特性。这对于激光切割、激光打标和激光焊接等应用非常重要。另一方面，由于激光二极管的输出光高度发散，则需要利用非球面透镜对激光二极管的输出光进行准直。
5、天文观测
非球面透镜可用于望远镜和天文望远镜中，以提供更好的成像质量和更高的分辨率。它们可以校正像差并收集更多的光线。
6、航空航天
非球面透镜可用于航空摄影机和卫星摄像头中，以捕捉高质量的图像和视频。它们可以在高速运动和恶劣环境下提供稳定的成像性能。
7、安防监控
非球面透镜可用于安防摄像头和监控系统中，以提高图像质量和减少盲区。它们可以增加视野角度并改善低光条件下的成像能力。
8、科学研究
非球面透镜可用于各种科学实验和观测中，如粒子加速器、光谱仪和核磁共振成像等。
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