自由曲面光学元件

“自由曲面”是指不受对称性等约束、整体平滑的曲面总称。例如，可通过XY多项式等解析函数或利用三维CAD建模的PolySurface等多种方式进行定义。由于具有高度的设计自由度，将其应用于光学元件的透镜面或反射面时，在离轴光学系统或上下、左右特性各异的光学系统中，有望显著提升光学性能、减少光学元件数量或实现单元小型化。

自由曲面通常不具备轴对称性，因此无法使用一般印象中的超精密车床进行加工。自由曲面的加工需要使用具备3至5轴结构的超精密多轴加工机。为实现光学元件所需的亚微米级形状精度，不仅需要高精度加工设备，还需配套定制旋转刀具、优化加工路径并配备CAM（计算机辅助制造）软件，同时必须在恒温防振环境下确保长达数小时至数日的精加工过程保持定位稳定性。形状测量与补偿加工也需达到与加工环节同等的精度要求，因此相较于超精密车床加工的旋转对称非球面，自由曲面加工的难度显著更高。

我司长期从事自由曲面光学元件的设计与制造，拥有众多设计专利与成熟的制造技术。

我司的自由曲面加工的特征

・兼顾模具加工与树脂成型的光学设计及产品设计优化

・长时间精加工稳定性控制（针对温度、振动等因素的措施）

・适用于自由曲面的高精度评估技术与修正技术

激光打印机用Fθ透镜

fθ透镜是一种具有特定畸变特性的透镜，其关系可通过公式 y = fθ 表示，其中 y 为像高，f 为焦距，θ 为半视场角（入射角）。该透镜主要用于激光打印机的扫描光学系统中。 我司自 1989年 起便开始生产用于激光打印机的树脂材质自由曲面fθ透镜。传统的激光打印机扫描光学系统通常需要组合使用多个玻璃球面透镜或长条形柱面镜。而自由曲面的应用显著提升了校正像差的自由度，并大幅减少了扫描光学系统中所需透镜的数量，进而为激光打印机的小型化与低成本化做出了重要贡献。

我司激光打印机Fθ透镜的特征

・从光学设计、产品分析到模具加工、生产、质量保证的全程对应

・考虑到内部应力所引起的双折射及吸湿导致光学特性变化的产品设计

・通过自主性能测量仪器实现质量保证

自由曲面反射镜・棱镜

自由曲面反射镜是以自由曲面作为反射面的光学元件。在离轴反射光学系统中，采用旋转对称形状的光学元件难以控制像差，因此引入自由曲面至关重要。我司多年来一直为相机取景器生产自由曲面棱镜。近年来，随着相机取景器的数字化发展，该领域的需求急剧下降，但在HUD、AR眼镜等产品中，采用自由曲面反射镜・棱镜的反射型光学元件已得到广泛应用。 反射光学元件的特点在于，即使在不透射树脂的波段也能使用，且不会产生色差。我司也制造具有多个自由曲面反射镜的反射光学系统单元。

我司自由曲面反射镜的特点

・支持对角线尺寸约200mm以内

・表面粗糙度Ra ≤ 5nm（实际粗糙度因镜面形状而异，详情请咨询）

・可进行高反射膜、半透膜等多种镀膜处理