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非球面とは何か？光学システムにおける非球面の利用

著者: Bryan Ng ? マーケティング マネージャー
編集者: Qu Yingli ? R&D ディレクター
公開日: 2024 年 1 月 15 日
最終編集日: 2024 年 6 月 21 日






非球面レンズは光学の重要な役割を担い、私たちが世界を認識し、捉える方法に新たな形を与えています。従来の球面レンズとは異なり、非球面レンズは光学設計に新たなレベルの精度と明瞭性をもたらします。

1. 非球面レンズとは?

非球面レンズは球面の対称形状から外れたレンズです。均一な曲率を持つ球面レンズとは異なり、非球面レンズは表面全体で曲率が異なります。

　　　　　　　　　　図 1: 非球面レンズと球面レンズ

　非球面レンズは、高度な数学関数を活用して独自の形状を実現します。さまざまなポイントでの曲率を慎重に計算することで、光学エンジニアは特定の用途に合わせてレンズを最適化し、歪みを減らして全体的な画質を向上させることができます。

2. 非球面レンズを使用する利点

非球面レンズを光学システムに組み込むことの利点は多岐にわたります。まず第一に、非球面レンズは光学収差をより効率的に補正し、球面収差を最小限に抑え、より鮮明で正確な画像を実現して、パフォーマンスを向上させます。

非球面レンズは光学システムのサイズと重量の削減にも貢献し、カメラやスマートフォンなどの小型デバイスで特に役立ちます。さらに、これらのレンズは集光効率を高め、より明るく鮮明な画像を実現します。

非球面レンズは、その強力な機能を小型パッケージに詰め込んで、レーザ システムやイメージング デバイスのかさばりを軽減します。建物全体をピンポイントの精度でマッピングするハンドヘルド レーザ スキャナーや、人体の狭い空間をナビゲートする小型内視鏡など、これらはすべて非球面レンズのコンパクトな驚異によって可能になります。非球面レンズの背後にある科学は、写真、天文学、レーザ アプリケーションから医療用イメージングまで、さまざまな分野で無数の可能性への扉を開きます。


3. 非球面レンズのさまざまな業界への応用

3.1 医療用画像

　　　バイオメディカルイメージング

非球面レンズは、その汎用性の高さから、さまざまな業界で使用されています。医療分野では、内視鏡や医療用画像装置で重要な役割を果たし、臨床医に診断用の鮮明な画像を提供します。

3.2 望遠鏡

天文学者は、望遠鏡の非球面レンズの精度を利用して詳細な観察を行うことができます。さらに、レンズは高性能カメラの開発に不可欠であり、プロの写真家が比類のない鮮明さで瞬間を捉えることを保証します。

3.3 レーザの応用
レーザ非球面レンズ

　　　　　　　レーザ非球面レンズ

非球面レンズはレーザー光線を超精密で極細の線に集束させることができるため、複雑なデザインのレーザー切断や微細部品の溶接に最適です。手術ロボットが非球面誘導レーザを使用して繊細で低侵襲の手術を行う様子や、レーザプリンターが驚くほど精巧な傑作を彫刻する様子を想像してみてください。

仕様1: レーザ非球面レンズ


型名 波長(nm) EFL(mm) 直径(mm) 材料 ET(mm) CT(mm) BFL(mm)
LFAS-35-40-ET5.43 1075 40.0 35.0 溶融石英 5.43 13.6 30.6
LFAS-35-50-ET3.82 1075 50.0 35.0 溶融石英 3.82 10.2 42.2
LFAS-1.5-100-ET4 1064 100.0 38.1 ガラス 4.00 - 95.2
LFAS-1.5-125-ET4 1064 125.0 38.1 ガラス 4.00 - 120.7
LFAS-1.5-150-ET4 1064 150.0 38.1 ガラス 4.00 - 146.0
LFAS-1.5-200-ET4 1064 200.0 38.1 ガラス 4.00 - 196.4
LSIA-25-12.5 無し 12.5 25.0 シリコン - - -
LSIA-25-25 無し 25.0 25.0 シリコン ｰ - -
LSIA-25-50 無し 50.0 25.0 シリコン - - -
LGEA-25-12.5 無し 12.5 25.0 ゲルマニウム - - -

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表 1: 非球面レンズ


成形ガラス非球面レンズ

　　　　　　成形ガラス非球面レンズ

Wavelength Opto-Electronic社は、さまざまな焦点距離の成形ガラス 非球面レンズを提供しています。これらの無限共役非球面レンズは、レーザ ダイオードまたはその他の点光源をコリメートするために使用できます。レーザ ダイオード コリメータとして、これらの成形非球面は、波面誤差の少ないコリメートされたシングルモード ビームを生成するように設計されています。

型名 EFL(mm) NA OD(mm) WD(mm) 設計WL(nm) 材料 ARコーティング
*(-A,- B, -C)
LMAS-3.0-2.0 2.00 0.50 3.00 1.09 780 D-ZK3 A, B, C
LMAS-4.5-2.75 2.75 0.64 4.50 1.50 830 D-ZLAF52LA A, B, C
LMAS-6.32-4.02 4.02 0.60 6.33 2.41 408 D-LAK6 A, B, C
LMAS-6.35-6.43 6.43 0.43 6.35 4.70 830 D-ZK2N A, B, C
LMAS-9.94-8.0 8.00 0.50 9.94 5.90 780 D-ZK3 A, B, C
LMAS-8.0-11.18 11.18 0.31 8.00 9.69 635 D-ZK2N A, B, C
LMAS-6.32-13.85 13.85 0.18 6.33 12.10 650 D-ZK3 A, B, C
LMAS-8.0-22.58 22.58 0.15 8.00 21.25 532 D-ZK2N A, B, C

注：「A」(400 〜 700 nm)、「B」(650 〜 1100 nm)、「C」(1050 〜 1700 nm)


当社の精密成形非球面レンズは、長寿命の金型から複製されており、非常に安定した性能を発揮します。複製されたガラス非球面成形プロセスは、高性能でコスト効率の高いレンズの製造に適しています。 各成形非球面レンズには AR コーティングが施されており、光源への反射を減らして透過効率を高めます。多層ブロードバンド AR コーティングは、3 つの波長範囲「A」(400 〜 700 nm)、「B」(650 〜 1100 nm)、「C」(1050 〜 1700 nm) で利用できます。


3.4 家電製品
　　　

　　　　　　自動運転車のスキャン

非球面レンズは、携帯電話のカメラや自律走行車用の LiDAR などの民生用電子機器にも使用されています。Wavelength Opto-Electronic は、ガラスまたはプラスチック材料で成形された非球面レンズを製造しています。

仕様 高精度 超高精度
直径 1-25mm 1-20mm
直径公差 ±0.015mm ±0.005mm
厚さ公差 ±0.03mm ±0.005mm
表面粗さ（P-V） 1μm 0.6μm
表面粗さ（RMS） 0.3μm 0.08-0.15μm
センタリング誤差 １’ 
表面品質 40-20 20-10
コーティング カスタマイズ可能 

　　　　　　　　　　　　　　　　　仕様2: 民生用電子機器向け成型非球面レンズ


4. 信頼できる非球面レンズのサプライヤーをお探しですか?

非球面レンズは優れた利点を提供しますが、その設計と製造には独特の課題があります。Wavelength Opto-Electronic は、非球面設計で要求される複雑な形状を実現するために必要な精密製造プロセスを備えています。CNC 加工やダイヤモンド旋削などの最先端の設備により、高品質の非球面レンズの製造が容易になり、光学業界の革新が推進されています。

公差 標準 高精細 超高精細
材料    ガラス: BK7、溶融石英、フッ化物  
結晶: ZnSe、ZnS、Ge、GaAs、CaF2、BaF2、MgF2、Si、カルコゲニド
金属: Cu、Al  
プラスチック: PMMA、アクリル  
直径範囲 最小: 10mm, 最大: 200 mm
直径公差 ±0.1mm ±0.025mm ±0.01mm
中心厚公差 ±0.1mm ±0.05mm ±0.01mm
サグ公差 ±0.05mm ±0.025mm ±0.01mm
最大サグ測定可能 25 mm Max 25 mm Max 25 mm Max
非球面不規則性 (P-V) 3μm 1μm ＜0.06μm
半径公差 ±0.3% ±0.1% 0.01%
センタリング 3arcmin 1arcmin 0.5arcmin
RMS 表面粗さ 20 A° 5 A° 2.5 A°
表面品質 80-50 40-20 10-5

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　仕様3: 非球面レンズ製造能力