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Aspherical Lenses
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  • 非球面镜

  • 在消除球差、单一元件设计等应用中具有独特优势。 所有基底材料都可选择不镀膜或镀增透膜。
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福晶课堂
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非球面镜在消除球差、单一元件设计等应用中具有独特优势。 
福晶科技提供CNC精密抛光的非球面镜和圆柱面镜,产品具有优异的受控表面质量、不规则度和焦距偏差,所有基底材料都可选择不镀膜或镀增透膜(AR)。
 
•  选用不同基底材料,可适用深紫外至红外波段 
•  可定制尺寸和形状
•  直径5~200mm
•  有效通光孔径:90%中心区域
•  不规则度:λ/10@632.8nm
•  洁度:10-5 S/D
•  中心偏:<3′
•  可选择不镀膜或镀增透膜
•  高损伤阈值
 

福晶科技采用严格的验证程序来保证每个非球面镜产品的性能。

 

Talysurf PGI形状轮廓仪在磨削过程中进行接触测量;Taylor Hobson LuphoScan 260 非接触式3D光学表面轮廓仪在抛光过程中执行超精密光学表面形状测量。

 
 

    

Taylor Hobson Form Talysurf PGI

测量范围:0.1 ~ 200 mm

分辨率: 0.8nm

 

Taylor Hobson LuphoScan 260 for irregularity measurement

测量范围:5 ~ 260 mm

表面精度: ±50nm

    当高度近视的你去眼镜店挑选眼镜时,苗条轻盈的镜片搭配各类时尚镜框毫无压力;当你使用轻巧的广角变焦相机或者手机拍照时,细节细腻的出众画质瞬间捕获;当你使用VR/AR设备时,身临其境的逼真画面跃然眼帘,这些可都是非球面镜在大显身手呢!激光雷达、HUD抬头显示、激光加工、医用内窥5G通信、红外温度测试仪……这些应用和场景或多或少都用到非球面镜,如今非球面镜已经走进了我们生活的方方面面。

 

什么是非球面镜?
 
 
 
 
 

 

1638年,Johannn Kepler把非球面在透镜上进行实验,在近、远距离获得无球差像面,从而逐渐奠定了非球面光学基础

非球面是指表面由多项高次方程决定,表面上各点的半径不相同的光学元器件。当光线入射到非球面镜面时,光线能够聚焦于一点,消除各种,从而获得高质量的光学图像。具体的多项高次方程由以下给出:

该公式将表面表示成对一个锥面的偏离,Z为表面的垂度,Y为光线的高度,C为表面在光轴上的曲率,A4、A6、A8...4、6、8…次非球面系数k为圆锥常数,非球面的形状跟k的关系对应如下:

k圆锥常数

非球面形状

k=0

球面

k=-1

抛物面

k<-1

双曲面

-1<k<0

椭球面,焦点在光轴上

k>0

椭球面,焦点在垂直于光轴的一条直线上

 

 

 

 
 
 
 
 

 

非球面镜和球面镜的差异
 
 
 
 
 

 

球面镜存在各种像差单个球面透镜无法消除但是单个非球面镜可以校正球差、慧差、像散、场曲等各种像差,减少光能损失,从而获得高质量的图像效果和高品质的光学特性。下面我们从单个球面镜和非球面镜实例分析它们在聚焦性能方面的差异。同样设计波长为532nm,焦距为50mm,输出的光斑对比如下:

 

 

另外从系统设计出发,非球面镜相比于球面系统其所设计的结构更简单、视场更大、像质更清晰。下面我们采用Cooke三分离物镜设计实例来看一看非球面镜的优异性。如下图可见,同样视场角为30°设计环境下光学模拟出的福晶科技园区照我们仅将三片透镜中的第五个面替换成非球面,就可得到边缘畸变更小,像质更清晰,接近更真实的画面。

 

 

不过优秀如非球面镜,也难免有些镜花水月般的高冷。面形的特殊性和复杂性以及高的面形要求,造成了工业上的加工困难。福晶科技以先进的数控加工和检测技术,解决了非球面透镜和非球面柱面镜的工艺瓶颈。

 

 

 
 
 
 

 

非球面镜的数控加工和检测技术

 
 
 
 
 

 

    福晶科技已建立起先进的高精度非球面数控加工和测试中心,具有适用于激光和精密光学应用要求的高精度非球面透镜和非球面柱面镜的设计、加工和检测能力。通过数控加工和测试中心计算机程序进行的反复的数控抛光和非接触测试,得到高精度非球面透镜和非球面柱面镜,可提供口径从φ5到φ200mm,表面质量优于20/10,表面不规则度优于λ/4的非球面标准品及定制产品。

非球面透镜

 

非球面数控加工中心

 

 

           

    高精度的测量设备是高精度非球面透镜加工的“眼睛”,福晶科技加工非球面镜的精磨工序采用Taylor Hobson的PGI Optics接触式测试;抛光工序采用LuphoScan 260非接触式测试,测试口径可达φ260mm,测试精度±50nm。

 

PGI Optics接触式测量

LuphoScan 260非接触式测量

 

 

 

 
 
 
 
 

非球面镜的离子束加工技术

 
 
 
 
 

 

福晶科技拥有先进的IBF(离子束)加工中心,并配有高精度面形的非接触式测量设备,将非球面面形测试数据的导入计算机,软件模拟精确控制离子束在特定区域的驻留时间,能够在较短的时间内实现高性能抛光,可以得到表面不规则度优于λ/10的非球面透镜。

 

 

         

 
 
 
 
 

 

 
 
 
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