导语

你是否在为图像模糊、光通量不足或系统体积过大而烦恼？传统球面透镜的“天花板”往往是球差——光线无法聚焦到同一点，导致画面失真。非球面透镜（Aspheric Lens）正是为此而生，用极简的结构帮你轻松突破这些瓶颈。

本文将帮你快速了解

1. 为什么非球面透镜是纠正球差的“王者”。

2. 它还能带来哪些额外的性能提升。

3. 市面上有哪些主流类别，如何根据需求挑选合适的型号。

4. 设计‑制造‑检测全流程要点，让你的项目“一步到位”。

图1: 带有球差的球透镜，以及几乎没有任何球差的非球面透镜

一、非球面透镜的核心价值：秒杀球差

1.纠正球差，提高成像清晰度

非球面透镜的曲面不再遵循单一半径的球面公式，而是依据阿塞曼方程（Sag Equation）：

z(r)=rac{r^{2}}{R;(1+sqrt{1-(1+k)rac{r^{2}}{R^{2}})}+sum_{i=1}^{N} A_{i} r^{2i}

• R为顶点曲率半径，

• k为圆锥常数（决定抛物线、椭圆或双曲线形状），

• A为高阶非球面系数，用来细调光线偏离程度。

通过调节k与A，可以使光线在进入透镜后几乎全部聚焦到同一点，显著降低球差。

实际测量表明：同等口径 (25 mm) 与焦距 (25 mm) 的球面透镜Spot Size为710 µm（中心），而对应的非球面仅1.43 µm，相差近 500 倍。

2.高通光量、低 f/#，保持高分辨率

传统系统通过“停光圈”（增大 f/#）来抑制球差，光通量随之骤降。非球面透镜让光学系统在低 f/#（如 f/2）下仍保持出色的像质，光通量提升 3–4 倍，而MTF（调制传递函数）在全视场内均保持在 20% 对比以上，远超同等参数的全球面系统。

图2: 多色光，通过三合透镜

二、非球面透镜的主流品类与适用场景

选型小贴士

• 波长需求 → 选对应材料（UV → Fused Silica，IR → Ge、ZnSe、Si）。

• 批量生产 → 考虑 Molded 系列，成本优势明显。

• 极限分辨率 → 选 Polished 系列，并配合高端 AR / HR 镀膜。

图3: 球面与非球面的表面轮廓比较

三、设计‑制造‑检测全流程深度解析

图四：非球面透镜

1.设计阶段

技术提示：在高 NA 设计中，高阶系数A必须延伸至i=8‑10，否则难以抑制高阶像差（彗形、畸变）。

2.制造工艺

生产案例：某 5 mm Molded Aspheric 通过 2‑step 热压成形 + UV‑固化，批量产 10 k+ 件时，平均Spot Size稳定在4 µm，良率 > 98%。

图5: 计算机控制抛光

图6: 磁流变抛光(MRF)

图7: 混合成型技术

3.检测与质量验证

最佳实践：先用Profilometer进行快速批量筛选，再对关键批次采用Null Interferometry进行终检，保证高精度与高产能兼得。

四、实战案例：非球面透镜让项目脱胎换骨

结论：非球面透镜在提升成像质量、降低系统体积、增加光通量三大维度都有显著优势，已成为机器视觉、激光准直、红外成像等领域的标配元件。

结语 & 行动号召

非球面透镜不再是实验室的专属，它已经渗透到机器视觉、激光系统、红外成像等各个细分领域。如果你正为成像模糊、系统体积受限、光通量不足而苦恼，赶紧把非球面透镜纳入你的产品设计吧！