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Aspheric Lens Takeover

現在正是時候以非球面透鏡取代球面元件

 

以非球面透鏡取代球面透鏡,減少系統尺寸及重量

 

單一非球面透鏡可取代由多個球面透鏡組成的複雜系統

 

非球面製造的進展成果,讓研磨及拋光製造的非球面透鏡更具成本效益

 

除了減少系統成本及重量,也維持或提升效能

數十年來,非球面透鏡被應用於減少球面像差和改善光學系統性能,但因其高昂的成本而無法在多項應用中採用。憑藉非球面研磨及拋光技術的最新發展,子孔徑拋光技術可製造出高品質的非球面透鏡,並毋須磁流變拋光 (MRF) 的輔助,從而大大降低成本。一個更經濟實惠和高性能的非球面透鏡即可取代具有相同或更佳性能的多個球面透鏡,跟從前相比,能以較低的成本實現更輕巧和複雜度更低的系統。

減少使用的元件數量:保持簡單

非球面透鏡的主要優點之一,就是加強像差控制效果,協助光學設計人員使用比傳統球面光學裝置設計更少的元件數量。例如在一般使用 10 個或以上透鏡元件的複雜透鏡組件之中,可利用多個非球面透鏡取代球面透鏡,同時達到類似或更出色的效能(圖 1)。這會簡化組裝程序,也減少系統尺寸及重量。減少元件數量也代表減少表面數量,在光學組件內部形成反射,增加光通量。

While aspheres may seem more complicated than spherical lenses, a single asphere can replace multiple spherical lenses in an optical assembly, leading to a simpler, more compact, and more lightweight final system
圖 1: 雖然非球面透鏡似乎比球面透鏡更為複雜,但單一非球面透鏡可在光學組件取代多個球面透鏡,實現更簡單、更精巧及更輕量的最終系統。

降低成本:展現成本效益

無可否認,非球面透鏡通常比球面透鏡更為昂貴,不過非球面透鏡製造技術近來的進展成果,已經能夠大幅降低成本,生產高效能的非球面透鏡。過去球面全孔徑研磨及拋光可能達到 λ/4 的不規則度,而非球面研磨及拋光只能達到 1λ 的不規則度。磁流變拋光技術 (MRF) 是決定性的精密加工製程,能以高精密度及控制能力選擇性移除材料,用於生產更高品質的非球面透鏡,達到最低 λ/20 的不規則度。不過 MRF 會增加相當多的成本。進階子孔徑非球面研磨及拋光技術,目前正接近達成與球面全孔徑研磨及拋光相同的不規則度,以更低成本生產高品質非球面透鏡。非球面透鏡成本降低,因此以更少的非球面透鏡更換多個球面透鏡元件,成為更經濟實惠的解決方案,進而讓更多光學設計人員在設計之中採用非球面透鏡。雖然 MRF 不再需要用於所有非球面透鏡製造,但這項技術仍需要用於超高品質的非球面透鏡,其中不規則度一般僅受限於可用度量技術的敏感度。

Improvements in aspheric grinding and polishing are driving the increase in optical designers swapping out multiple spherical components for a smaller amount
圖 2: 非球面研磨及拋光的進展成果,帶動更多光學設計人員以更少數量的非球面透鏡,取代多項球面元件。

可提高製造性的高階非球面透鏡設計網路研討會

非球面透鏡業務開發經理 Oleg Leonov 及光學工程師 Amy Frantz 主持的網路研討會,可協助您瞭解在光學系統設計中使用非球面透鏡的優點,以及設計程序期間需要考量的各種因素。

愛特蒙特光學®全面採用非球面透鏡

Aspheric Manufacturing Capabilities

非球面製造能力

愛特蒙特光學非球面透鏡生產單元每天 24 小時不停運作,每月製造成千上萬個非球面透鏡。不論您需要的是庫存元件(我們提供 600 種以上非球面透鏡設計的廣大庫存)、依圖建置透鏡,或完全客製化的非球面透鏡設計,愛特蒙特光學都能提供解決方案,透過模壓、鑽石車削或子孔徑研磨及拋光等製造技術,因應您的需求。

進一步瞭解
MRF Technology

MRF 技術

即使非球面子孔徑研磨及拋光技術有所進展,仍需要磁流變拋光技術 (MRF) 製造最高品質的非球面透鏡。MRF 是決定性的電腦控制製程,可在加工精密光學表面時,移除了許多必要的手動步驟及猜測。

進一步瞭解
Metrology

度量

愛特蒙特光學利用干涉儀、輪廓儀、座標量測機,以及電腦產生全像片等各式各樣的度量設備,確保全球製造設施生產優質的非球面透鏡及其他光學元件。

進一步瞭解

常見問題解答

FAQ  非球面透鏡不是已經上市數十年了嗎?為什麼現在蔚為風潮?
雖然非球面透鏡已經上市數十年,但非球面子孔徑研磨及拋光技術近期的進展成果,讓非球面透鏡比以往更加經濟實惠。因此,過去因成本考慮而無法採用的非球面解決方案,現在成本上就更為平易近人,而使用更少的非球面透鏡取代多個球面元件,不但可以減少尺寸及重量,也能維持或提升效能。
FAQ  愛特蒙特光學確切使用哪些度量技術支援非球面透鏡製造?

愛特蒙特光學利用各式各樣的度量技術支援非球面透鏡製造,其中包括 Talysurf PGI 1240 輪廓儀、QED ASI™ 非球面拼接式干涉儀、Zygo® NewView 白光干涉儀、OptiPro UltraSurf 4X 100 非接觸式輪廓儀、TRIOPTICS Opticentric® 定心機、Zeiss Contura G2 座標量測機 (CMM)、Olympus MX51 顯微鏡、設計專屬的電腦產生全像片 (CGH) 及補償鏡。

FAQ  愛特蒙特光學一般的製造公差為何?

如需愛特蒙特光學製造容差的完整清單,請參閱非球面製造能力頁面

FAQ   愛特蒙特光學是否仍使用磁流變拋光技術製造高品質非球面透鏡?

是,磁流變拋光技術 (MRF) 仍需要用於最高品質的非球面透鏡,可達到超過 λ/20 的精確度。

FAQ  有哪些不同類型的非球面透鏡?

非球面透鏡種類眾多,各有優缺點,如下表所示:

非球面透鏡類型說明相對價格
精密非球面消色差透鏡 繞射極限及顏色校正的膠合雙透鏡,具備用於寬頻應用的非球面表面 $$$$
「雷射級」非球面透鏡 <λ/10 穿透波前 $$$
精密拋光非球面透鏡 最常見的非球面透鏡類型,在成本及效能之間取得平衡 $$
最佳成形非球面透鏡 優化的 PCX 或 PCV 透鏡,具備單一非球面表面 $$
鑽石車削非球面透鏡 以高階塑膠及晶體材料製造 $$
混合式非球面消色差透鏡 低成本的膠合雙透鏡,採用模壓聚合物繞射表面,盡可能減少色像差 $
模壓非球面透鏡 低成本的塑膠或玻璃透鏡,適合量產 $

資源

應用說明

技術資訊及應用範例包括理論說明、方程式、圖示及其他各項。

All About Aspheric Lenses
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EO Preferred Glass Types
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Need an Asphere Fast?
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Aspherized Achromatic Lenses
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影片

資訊豐富的企業或教學影片,除了介紹各種簡單秘訣,也提供以應用為基礎的產品優勢展示。

The Making Of An Aspheric Lens
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Aspheric Lenses Review
閱讀  

Meet Jeremy Govier: Asphere Guru
閱讀  

技術文章

鏈接到由愛特蒙特光學撰寫,發表在行業出版物上的技術文章,由EO的工程團隊和管理層提供支持。

"The Long and the Short of It: Techniques for Measuring Aspheres" by Amy Frantz - Photonics Spectra
閱讀  

"Optimizing the Design of Aspheric Lenses" by Jeremy Govier - Photonics Spectra
閱讀  

"Design Considerations for Aspheric Lenses" by Jeremy Govier - Photonics Spectra
閱讀  

 

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