教程：非球面透鏡

在光學系統中使用非球面的表面，可以在光斑大小方面取得更好的性能，或是在系統中只需使用較少的元件即可取得與原先類似的性能。用常規的拋光流程是很難制作出這些非球面表面的。貳陸公司的金剛石切削設施中包括兩軸機床，它們可以制作具有非球面幾何結構的精確光學元件表面。適于進行此類機械加工的紅外材料有鍺、硒化鋅、硫化鋅和硅。

下面的草圖顯示的是一個平凸型非球面透鏡部件，包括各個非球面曲線參數的定義。

其中：

• R 為頂點的曲率半徑 （基圓半徑）
• K 為圓錐常數
• A4...A20 為非球面系數

對于只含有一個元件的透鏡設計，設計者可以使用一個非球面表面以校正球差，這樣，理論上的光斑大小只受到衍射作用的限制。下表顯示的是，當一束在1/e2點處直徑為 21 mm 的高斯光束（ M2=1）照射在焦距為 2.50” 的各種透鏡上時形成的理論光斑大小。