光学镜头的球面、非球面、自由曲面的差别是什么呢？

布鲁斯

问题来源是，为什么我们现在的镜头都是一组，比如都是4片，5片甚至七八片组成的。为什么不能只用一片就搞定呢？
理想情况下，是不是一片就可以搞定，但是因为制程加工的原因，无法作出这样一片极限完好的镜片，所以需要用多种类型来组合（包括球面、非球面、自由曲面），去达到完善的效果。

这几种镜片，实际是对应不同复杂度的函数曲线，是不是越往后，对应的 函数 的复杂度越高，越能够消除一些光学上的差异。

Oeback

有这种研究啊，比如meteLens，就一片实现消色差这类的

龙傲天

因为镜头的组成都是看需求的，有些场合需要大视场，有些需要高分辨率
单片无法做到大视场成像的质量要求 所以需要多组镜片
有些场合有如手机镜头有厚度和视场要求，用非球面可以校正高级像差
现在有极简设计要达到多组镜片的要求，所以运用自由曲面来设计，如菲涅尔透镜单片

布鲁斯

龙傲天 发表于 2022-7-14 13:48
因为镜头的组成都是看需求的，有些场合需要大视场，有些需要高分辨率
单片无法做到大视场成像的质量要求  ...

谢谢回答，所以我比较想了解的是，这几种镜头的差别，从数学层面分析大概是什么样的

龙傲天

布鲁斯 发表于 2022-7-14 14:58
谢谢回答，所以我比较想了解的是，这几种镜头的差别，从数学层面分析大概是什么样的

找一本几何光学的书，一大堆公式推导

Mr.Li

你能问出这个问题，说明你应该没有光学基础，不清楚什么是像差。如楼上所言，找一本应用光学，先看看像差什么是像差，你就明白为什么不能一片镜子做完，为什么要用非球面，自由曲面了。

ltyg

如果你是光学之类的专业的，书上一般都有
球面不多说了
使用偶次非球面设计，可以有效地校正光学系统的像差。对于偶次非球面来说，其满足的关系表达式为：
             Z=(cy^2)/{1+[1-(1+k)c^2 y^2 ]^(1/2) } +a_1 y^2+a_2 y^4+⋯                   (3-1)
式中，Z为非球面沿光轴方向在高度为 y的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c 为光学面半径所对应的曲率；k 为圆锥系数；y2、y4为光学面的径向坐标；a1、a2表示为非球面面型系数
自由曲面较为复杂，并不一定由初等解析曲面组成，当然设计这种曲面时计算量也更大