切邊透鏡，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是“修剪過(guò)邊角”的透鏡。如果把傳統透鏡比作一塊圓形餅干，切邊透鏡就像把餅干切成六邊形、方形或其他特殊形狀，但中間部分保持完整。這種設計不是隨意切割，而是通過(guò)精密計算，在縮小體積的同時(shí)，確保中間透光區域不受影響。

透鏡的核心功能是折射光線(xiàn)，而邊緣區域對成像貢獻較小，通過(guò)切除多余邊緣，可以在有限空間中塞入更多光學(xué)元件，在保留有效區域的同時(shí)切除的只是不參與成像的邊緣部分，使得實(shí)際滿(mǎn)足不同條件的實(shí)際使用需求。透鏡的切邊具備形狀可定制性，根據設備空間需求，可切割成多邊形、扇形甚至不規則形狀。

2. 常見(jiàn)類(lèi)型

一、為什么需要切邊透鏡？

當下，面對不同的電子設備不斷追求輕薄化，傳統圓形透鏡的固定形態(tài)成為阻礙，電子設備不斷追求輕薄化，傳統圓形透鏡的固定形態(tài)成為阻礙：

手機攝像頭：iPhone 14 Pro的攝像頭模組厚度僅7.85mm，內部需堆疊7片透鏡。

AR眼鏡：Meta Quest Pro的光學(xué)模組厚度壓縮到15mm，僅為上一代的60%。

光線(xiàn)干擾問(wèn)題

圓形透鏡邊緣易產(chǎn)生雜散光，如同夜晚開(kāi)車(chē)時(shí)對面車(chē)輛的遠光燈眩光，雜散光會(huì )降低成像對比度，在醫療內窺鏡中可能導致誤診，切割邊緣可減少30%-50%的雜光（數據來(lái)源：《光學(xué)精密工程》2021年實(shí)驗報告）。

安裝穩定性需求

圓形透鏡在狹小空間中容易滾動(dòng)偏移，切邊設計提供天然固定位，六邊形透鏡可直接嵌入蜂窩狀支架，安裝誤差小于0.05毫米。如：特斯拉車(chē)載攝像頭使用矩形透鏡，通過(guò)卡扣固定抵御車(chē)輛震動(dòng)。

二、切邊透鏡的四大核心作用

1. 空間利用率提升

智能手機案例：華為P50 Pro的潛望式鏡頭采用5片切邊透鏡，在8mm厚度內實(shí)現10倍光學(xué)變焦。圓形方案至少需要12mm。

工業(yè)檢測設備：基恩士（Keyence）的激光測距儀通過(guò)扇形透鏡，將光路長(cháng)度縮短40%。

2. 成像質(zhì)量?jì)?yōu)化

減少光暈現象：索尼α7 IV相機使用切邊透鏡后，逆光拍攝時(shí)的光暈面積減少35%。

提升信噪比：奧林巴斯醫療內窺鏡的成像噪點(diǎn)降低20%，能更清晰觀(guān)察0.1mm的病變組織。

3. 系統穩定性增強

抗震性能：大疆無(wú)人機云臺相機采用六邊形透鏡，在10Hz振動(dòng)環(huán)境下仍保持像素級穩定。

溫度適應性：切割邊緣分散熱應力，使車(chē)載激光雷達在-40℃~85℃范圍內焦距變化小于0.01%。

4. 生產(chǎn)成本控制

材料節?。毫呅瓮哥R比圓形減少22%的原材料消耗（以直徑10mm的熔融石英透鏡為例）。

自動(dòng)化組裝：矩形成品率比圓形高18%，因為機械臂更容易抓取定位。

四、切邊透鏡的五大應用領(lǐng)域

1. 消費電子

手機鏡頭：小米13 Ultra的1英寸大底模組，通過(guò)4片切邊透鏡實(shí)現邊緣厚度減少3.2mm。iPhone的LiDAR掃描儀使用扇形透鏡，精準捕捉3D空間信息。

AR/VR設備：微軟HoloLens 2的多邊形透鏡組，在30°視野內實(shí)現47像素/度的清晰度。

2. 醫療設備

內窺鏡：奧林巴斯ENF-V4喉鏡直徑僅4.9mm，內部集成2片D形透鏡。

膠囊內鏡通過(guò)橢圓透鏡實(shí)現150°廣角觀(guān)察，電池續航提升30%。

激光治療儀：飛頓公司的脫毛儀使用異形透鏡，精準控制光斑形狀避免皮膚灼傷。

3. 汽車(chē)科技

激光雷達：速騰聚創(chuàng )M1雷達采用16片扇形透鏡陣列，探測距離達300米。切割邊緣設計使模組體積縮小45%，更易集成進(jìn)車(chē)頂。

車(chē)載攝像頭：特斯拉Autopilot的側視攝像頭使用矩形透鏡，在-30℃低溫下仍快速對焦。

4. 工業(yè)制造

半導體檢測：ASML光刻機的照明系統采用六邊形透鏡陣列，實(shí)現晶圓曝光均勻度＞99%。

切割設計讓光路更緊湊，每小時(shí)晶圓產(chǎn)量提升15%。

激光加工：通快（TRUMPF）的3D打印激光頭，通過(guò)異形透鏡將焦點(diǎn)精度控制在±2μm。

5. 科研儀器

空間探測：韋伯望遠鏡的紅外傳感器采用切邊透鏡組，在-223℃極端溫度下穩定工作。切割邊緣的輕量化設計，使單個(gè)透鏡重量減少18%。

量子實(shí)驗：中國科大的光量子計算機中，定制透鏡精準引導光子路徑，運算速度提升40%。

五、制作切邊透鏡的五大注意事項

1. 精密切割工藝

工具選擇：金剛石線(xiàn)切割：精度達±1μm，適合高硬度材料。

飛秒激光切割：熱影響區小于5μm，避免材料變性。

過(guò)程控制：實(shí)時(shí)溫度監控：防止局部過(guò)熱導致裂紋。

切削液循環(huán)：保持切割面清潔度。

2. 邊緣精細處理

拋光要求：切割面粗糙度需＜5nm（相當于鏡子表面的1/100）。

倒角角度誤差＜0.1°，否則會(huì )引起光線(xiàn)折射異常。

鍍膜保護：切割面需涂覆防反射膜，反射率＜0.5%。

耐磨損涂層：硬度＞8H（鉛筆硬度標準）。

3. 強度驗證測試

檢測方法：超聲波探傷：發(fā)現＞10μm的內部裂紋。

三點(diǎn)彎曲試驗：施加1.5倍工作載荷不變形。

環(huán)境測試：高低溫循環(huán)（-40℃~120℃）測試100次。85%濕度環(huán)境存放720小時(shí)。

4. 光學(xué)性能校準

波前檢測：使用干涉儀檢測面形精度，偏差＜λ/4（λ=633nm）。焦距誤差＜0.1%。

雜散光測試：在暗室中用激光掃描，檢測非預期光斑。

5. 標準化封裝

定位基準：切割邊作為機械定位面，平行度誤差＜0.005mm。

防誤裝設計：非對稱(chēng)切割形狀，避免組裝時(shí)方向顛倒。

總之，看似小小的切邊改變，實(shí)際在應用上能夠帶來(lái)的突破是實(shí)質(zhì)的，靈活的形態(tài)使得切邊可定制任意形狀，像拼圖一樣適配設備空間。在保留有效透光區完整的同時(shí)做到不犧牲成像質(zhì)量，精密的工藝切割面精度，使得在設備的精度控制上實(shí)現更大的飛躍。

核心優(yōu)勢

未來(lái)展望

隨著(zhù)3D打印、超精密加工技術(shù)的發(fā)展，切邊透鏡正在向更極致的方向進(jìn)化：

智能變形透鏡：通過(guò)電控材料實(shí)時(shí)改變邊緣形狀。

自清潔鍍膜：切割面涂覆疏水涂層，防塵防霧。

超薄設計：厚度＜0.5mm的柔性切邊透鏡即將面世。

從讓手機拍清月亮的潛望鏡頭，到探查人體內部的超細內窺鏡，切邊透鏡這項“修剪邊緣”的巧妙設計，正在用毫米級的改變，推動(dòng)著(zhù)光學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步。