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光学镜片的类别与未来发展

发布时间:2022/1/4

公元前7世纪,人类首次使用光学透镜,1845年英国人开始对伊拉克尼姆鲁德遗址进行勘测和挖掘,发掘出一件惊世骇俗的文物,它是天然岩石水晶,形状略呈椭圆形,相当于3倍放大镜的形状,这就是我们所熟知的镜片。

透镜是光电工业的一个重要分支,也是机器视觉系统的重要组成部分,通常由精密五金、塑胶零件、镜片、光圈、驱动电机、感应器等光机电装置及镜筒组成。它已经成为现代信息系统及网络系统的核心技术,在工业、安防监控、消费电子等领域得到了广泛的应用。

一般说来,光学透镜按材料可分为玻璃透镜、树胶透镜和透镜。


玻璃片镜片

由于材质的原因,玻璃镜片的加工难度和价格较高,但是镜片的透光率更好,通过镀膜技术使透光率接近99%,适用于单反相机、高端扫描仪、车载成像系统、高端安全视频监控等高端影像设备。

塑料透镜

塑料透镜是一种由光学塑料制成的透镜,因其生产速度快,相对玻璃镜片价格低廉;而且塑性强,易于制作非球面形状,便于小型制作,在手机、数码相机等设备中得到广泛应用。但是塑料机械强度低,抗刮性能差,光透过率仅为92%。


玻璃混合透镜

玻璃塑复合透镜结合了玻璃透镜和塑料透镜的优点,可以降低透镜的厚度和失真率,提高成像清晰度和光圈尺寸,被广泛应用于安防、数码相机、车载监控等领域,并有望在高端旗舰机型中得到应用。

液体透镜

液体透镜相对于传统光学透镜而言,它的能量消耗更少,体积更小;不需要移动部件和电机、安静、聚焦、范围更大等特性。

玻塑混合镜片

玻璃塑料混合镜片结合了玻璃镜片和塑料镜片的优点,能够减少镜片厚度和失真率、提高成像清晰度和光圈尺寸,已在监控安防、数码相机、车载等广泛应用,并有望在高端旗舰机型主摄中取得应用。

光学玻璃未来展望

随着技术的发展和消费者的需求,各大厂商一直在探索光学镜片的新边界。液态镜片是一种使用一种或多种液体制成的无机械连接的光学元件,可以通过外部控制改变光学元件的内部参数,有着传统光学透镜无法比拟的性能,成为了未来发展的一个趋势。

液体镜片的原理

人们常说,眼球是最精密的光学镜片,虽然单从光学角度出发,这句话并不准确,但并不妨碍科学家通过模仿眼睛的成像原理来制造新的光学镜片。

眼球具有极强的调节能力,是可通过睫状肌的收缩与松弛调整晶状体的曲率,实现对光线和背景目标的适应性。液态镜片的工作原理是当光线穿过水滴时,该装置将转换成为一个微型照相机透镜,当水滴往返穿过圆柱形小洞时,根据透镜距离拍摄物体的远近,画面将进入或脱离焦距范围。


液体镜片的分类

渐变折射率透镜,通过改变施加在液晶上的电压来调整其折射率,从而实现变焦。优点是控制电压低,容易实现列阵化。液体填充式透镜,是通过使用机械装置对腔内液体施加压力,从而使液体在体腔内重新分配,改变曲率半径。电润湿效应透镜,是通过改变施加的电压来控制液体在固体表面上的润湿特性的液体透镜。

流体透镜的应用

反射性液体透镜在2000年前后被成功地应用于天文望远镜,节约了大量的时间和金钱,而且其潜力很大。随著消费类电子产品的流行,各大公司都开始致力于研究导流式液态透镜,近几年来,液体透镜逐渐渗透到手机领域,去年五月,华为的液体透镜专利获得了一项专利。

现在,液体透镜似乎有许多困难要解决,生产工艺、重力和材料等方面的影响,是否能批量生产和替代传统的光学透镜,还需要时间去验证,但未来会有很大发展。


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