球面透镜与非球面透镜有何不同?


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制造表面为平面的一部分或球的一部分的透镜是简单且相对便宜的。这样的镜头不能很好地聚焦光线;这种缺乏焦点的是球差。 此图来自Wikipedia文章示意性地说明了与假设的理想透镜(上半部)相比,光线如何无法会聚(下半部)。

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球差在大型,快速(明亮)镜头中尤为突出。这种缺乏集中表现为各种形式的模糊性。可以通过在镜头的前面和后面放置其他镜头来纠正此问题。也可以通过更改镜头表面的形状(使其变非球面的),但这往往会变得更加困难且昂贵。非球面的不是。

当添加其他镜头元件作为校正时,它们会增加眩光量并降低照片的对比度,并增加镜头的尺寸和重量。它们也可能会稍微改变颜色。因此,非球面元件通常会向镜头发出信号,该镜头经过精加工可产生对比鲜明的彩色图像,并且重量更轻且易于使用。它们本身不能保证高质量,因为透镜可能会显示除球差之外的其他问题。例如,小的非球面透镜可以用塑料模制而成,并且通常出现在廉价的照相设备中。但是,大型玻璃非球面镜片的生产成本要高得多,通常只保留给更好的镜片。


您可以使用非球面镜片校正大多数像差,但不仅限于球面像差。
布兰登·杜贝

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市场上称为“非球面”的透镜通常将仅具有一个表面(一块玻璃的一侧)非球面,而所有其他表面将是球面(或平坦的)。

因此,任何镜片中的绝大多数玻璃,即使是那些以非球面形式销售的镜片,也都是球面的。

非球面可以帮助校正球差,当光圈开阔时,可以使图像显得柔和。但这不是一门精确的科学,因为必须做出让步。例如,球面像差校正有时会使背景散景更粗糙,这对人像而言并不好。

非球面镜片的生产成本要高得多,因为它们无法通过自然旋转运动进行研磨。

有趣的事实:至少从1667年以来,高品质的非球面镜片表面就一直存在,用于望远镜,老花镜和燃烧眼镜(!)。


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您的意思是自10世纪末以来:伊本·萨尔(Ibn Sahl)在该维基百科的同一篇文章中被誉为“研究出无像差透镜的形状,这些透镜可聚焦无几何像差的光线”。换句话说,就是设计非球面镜片。在1990年Isis的一篇文章中,Roshdi Rashed记录了伊本·萨尔(Ibn Sahl)的折射光学仪器的几何构造,该构造基于圆锥截面,例如双曲线,具有完美的非球面聚焦特性。他指出,11世纪的继任者伊本·海瑟姆(Ibn al-Haytham)进一步解决了散光和像差问题。
2011年

嗯,为什么不能通过自然旋转将它们磨碎?非球面镜片在整个中心轴上仍然对称;因此,任何适用于球体的技术也应适用于抛物面。
比利·奥尼尔

即使抛物线可以在其中心轴上旋转,但研磨抛物线形而不是球形仍要复杂得多。
thomasrutter

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但这不是一门精确的科学这是一门光学的精确科学,但是每个制造商都会对f值,对比度,重量
aaaaa说,请恢复莫妮卡

我记得,研磨望远镜镜可以通过反转两个毛坯的位置来将初始球形校正为抛物面形,因此您可以在初始研磨的同时生产的固定螺距涂层凸面玻璃上加工镜子,螺距和压力技术的弹性优先使用球形工具研磨抛物线形状。机器人甚至可以做得更好,对吗?即使像我看到的那样旋转工具,机器仍然可以工作,因为施加压力的向量是关键。
JDługosz

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摄影师的回答是没关系。我们让光学工程师找到制造镜片的最佳方法,然后将其用于我们的工艺。

技术答案是肯定的,非球面透镜在其表面之一对应于某个半径的球体的外表面的意义上是球形的。

非球面镜片更复杂,并且不限于跟随球面的曲线。这也意味着非球面镜片之间的差异更大。这为光学工程师在设计此类镜片时提供了更大的自由度,因此有更多的机会纠正光学问题。


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根据我对非球面镜片的阅读和了解,它们的设计是为了防止入射到镜片表面的像差。这意味着,它可以防止配戴眼镜的人出现图像失真。这是通过使镜片的边缘弯曲,远离镜片的球形设计曲线,使其成为中间的球体并在边缘逐渐变细来实现的。

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