剖析消色差透鏡：
消色差透鏡是一種由正低折射率（冕牌）和負(fù)高折射率（火石）這兩種光學(xué)組件膠合而成的透鏡。與僅包含單片玻璃的單片透鏡相比，雙片透鏡的雙合設(shè)計(jì)能夠?yàn)橛脩籼峁╊~外的設(shè)計(jì)自由，并進(jìn)一步優(yōu)化透鏡性能。因此相較于相等直徑和焦距的單片透鏡，消色差透鏡的優(yōu)勢更為顯著。消色差透鏡具備各種類型的配置，其中常見的是正消色差透鏡、負(fù)消色差透鏡、三合消色差透鏡和非球面消色差透鏡。要注意的是，消色差透鏡可以是雙合（雙元件）或三合（三元件），且元件的數(shù)量與透鏡修正的光線數(shù)量無關(guān)。換言之，雙合配置或是三合配置的消色差透鏡在可見光范圍內(nèi)都可以校正紅光和藍(lán)光。請參閱圖1至圖4以了解各類型的消色差透鏡。
圖1： 正消色差透鏡
圖2： 負(fù)消色差透鏡
圖3: 三膠合
圖4: 非球面
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配置圖例
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Dia.
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直徑
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R
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曲率半徑
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ET
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邊緣厚度
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EFL
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有效焦距
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CT
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中心厚度
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P
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主點(diǎn)
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BFL
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后焦距
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探索非球面消色差透鏡
非球面消色差透鏡是一款具成本效益的透鏡，具有卓越的色差和球差校正功能，以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方式滿足當(dāng)今光學(xué)和視覺系統(tǒng)嚴(yán)苛的成像要求。通過非球面消色差透鏡的協(xié)助下，中繼系統(tǒng)、聚光鏡系統(tǒng)、高數(shù)值孔徑成像系統(tǒng)和擴(kuò)束器的透鏡設(shè)計(jì)能夠獲得改善。圖5和圖6對消色差透鏡和非球面消色差透鏡進(jìn)行了比較。圖5顯示 #45-209 直徑為12.5mm和焦距為14mm的TECHSPEC®消色差透鏡的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)和橫向光線扇形色差圖，圖6則顯示#49-658 直徑為12.5mm和焦距為14mm的TECHSPEC®非球面消色差透鏡的調(diào)制傳遞函數(shù)和橫向光線扇形色差圖。如圖所示，非球面消色差透鏡的分辨率表現(xiàn)比消色差透鏡好。
圖5： 消色差透鏡的MTF和橫向光線扇形色差圖
圖6：非球面消色差透鏡的MTF和橫向光線扇形色差圖
非球面消色差透鏡是由與光敏聚合物膠合的玻璃光學(xué)透鏡制作而成。該光敏聚合物僅使用于雙合透鏡的其中一面，且非常易于在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行復(fù)制，
同時(shí)能夠提供與特定多元件組件相同的靈活性。與玻璃元件不同的是，非球面消色差透鏡具有較小的工作溫度范圍，介于20°C和80°C。此溫度范圍
限制了非球面消色差透鏡面使用增透涂層的可能性。此外，非球面消色差透鏡的材料阻隔了深UV的透射，使得透鏡不適用于部分應(yīng)用中。雖然此
透鏡不具備抗刮痕能力，但它極具成本效益且易于替換。總括而言，此透鏡仍然具備許多優(yōu)勢。圖7為非球面消色差透鏡的制作過程。
采用金剛石磨砂非球面和消色差透鏡 注入光敏聚合物 消色差透鏡壓縮和UV固化 非球面消色差透鏡完成
圖7： 非球面消色差透鏡的制作
改善多色光成像
消色差透鏡遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于簡單的多色“白光源”成像透鏡。組成消色差透鏡（字面意思是“不帶色彩的透鏡”）的兩個(gè)元件相結(jié)合，以校正玻璃固有的色差。
因能夠消除難以解決的色差，消色差透鏡在多色光照明和成像方面極具成本效益。請參閱圖8關(guān)于此概念的說明。
圖8： 平凸透鏡和消色差透鏡所產(chǎn)生的多色光成像比較
校正球差和軸上彗差
球差和彗差的校正自由度使透鏡在較大的孔徑上能夠?qū)崿F(xiàn)更好的軸上性能。與簡單透鏡相比，消色差透鏡在不會(huì)減少通光孔徑的情況下，能夠一致地提供尺寸較小的光斑以及更為卓越的成像質(zhì)量。圖9顯示了消色差透鏡如何校正軸向物體的縱向色差和球差。圖10則顯示了雙凸透鏡如同棱鏡般將白光源分開，藍(lán)色光線比紅色光線更集中。圖11顯示了雙凸透鏡的球面像差如何校正不足。球差(SA)會(huì)因f/#的不同而有所變化，也會(huì)因小孔徑而減少。
圖9： 消色差透鏡 圖10：縱向色差 圖11: 球差
更清晰成像和更卓越的能量吞吐量由于消色差透鏡的軸上性能不會(huì)因使用較大的通光孔徑而降低，因此“縮小”光學(xué)系統(tǒng)的體積是不必要的?！翱s小”孔徑指的是把透鏡的孔徑縮小，例如通過針孔或光圈，以提高透鏡的整體性能。通過充分利用整個(gè)通光孔徑，消色差透鏡和消色差透鏡系統(tǒng)會(huì)比使用單片透鏡的相等系統(tǒng)獲得更快的速度、更高的性能、以及更強(qiáng)大的功能。