极致的光学镜头是怎么磨成的？
随着智能手机的不断迭代，各大手机厂商在去库存和推新品中都在寻找新的手机性能以谋求差异化的竞争优势和销量突破。摄像头成为智能手机进化的过程中最重要的主打设计之一，满足了人们更高品质的光影需求。
不仅手机，随着市场对照相机、摄像机、无人机、投影仪等光学消费品的需求不断扩大，液晶显示器、触摸屏手机的逐步普及，光学玻璃加工行业也随之日益发展，而抛光工艺在其生产过程中是不可或缺的重要环节，也得到前所未有的升级，适应了光学镜片的进步。
光学镜片/镜头 ，通常是光学玻璃或其他特殊材质做出来的镜片，一般指能透过和调节可见光的镜片，光学镜片必须经过光学仪器测量，检验纯度、透明度、均匀度、折射率和色散率是否合规格，合格的玻璃块经过加热锻压，成光学镜片毛胚。光学玻璃基片通常经过切割、滚圆、粗磨、精磨、抛光、磨边、镀膜、胶合、涂墨等加工。光学镜片经过研磨液细磨后，表面尚有厚的裂痕层，要消除此裂痕层的方法即为抛光。在磨边/研磨/抛光等工序，需要研磨液和抛光粉等来辅助作业。
从材质上分，光学镜片/镜头主要分为塑料镜头和玻璃镜头两大类；制程上又分成球面和非球面。塑料镜头便于自动化批量加工，玻璃镜头需要逐个研磨加工难度较大。现在手机应用的主要是非球面塑料镜头。塑料镜头的优点在于便于大规模量产，玻璃镜头的优点在于透光率更高。除此之外，还有玻璃塑料混合镜头，结合了二者的特点。加工工艺不同，其中的抛光工序也有所不同。
镜头主要决定画面清晰度（画面清透度、光线、远近景）、图像显示范围，同时影响硬件支持的最高像素。研磨抛光工艺决定镜头品质，包括对光学镜片的精度、公差、光洁度、透过率以及后期的成像品质。
光学镜片（如手机摄像头、专业摄像机/照相机、无人机镜头、车载摄像头、望远镜以及光电仪器的光学系统）的传统抛光方法有热流法、回蚀法、旋转式玻璃法、电子环绕共振法、低压CVD、选择淀积、淀积一腐蚀一淀积、等离子增强CVD。由于这些技术都属于的局部平面化技术，为了能达到全局平面化，化学/机械抛光技术 逐步兴起。
光学镜片主流的抛光方式有三种种，机械抛光、化学抛光和化学机械抛光 。三种者都需要研磨抛光液（粉），又可分为为抛光粉和研磨液（行业中也把抛光液称为研磨液或把研磨液称为抛光液）。一般研磨液（粉）用于粗磨，抛光液（粉）用于精密磨削。抛光粉通常用于研磨液的下道工序。
抛光粉，就是抛光过程中用的粉状磨介，通常由氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锆、氧化铬等组份组成。铈基稀土抛光粉是较为重要的抛光粉产品之一，因其具有切削能力强，抛光时间短、抛光精度高、操作环境清洁等优点，故比其他抛光粉（如Fe2O3红粉）的使用效果佳，而被人们称为"抛光粉之王"，用于光学镜片、表面玻璃抛光,天然水晶、液晶显示屏、各种棱镜和反射镜、激光精密抛光等。传统的抛光玻璃镜片所使用的抛光粉以氧化铈(CeO2)为主，抛光粉调配的比例依镜片抛光时期不同而有所不同，一般抛光初期与和抛光模合模时使用浓度较高的抛光粉，镜片表面光亮后，则改用浓度较稀的抛光粉，以避免镜面产生的表面雾化。
研磨液是一种不含任何硫、磷、氯添加剂的水溶性抛光剂，抛光液具有良好的去油污，防锈，清洗和增光性能。性能稳定、无毒，对环境无污染等作用。按照材质主要分为金刚石研磨液、氧化硅研磨液、氧化铈研磨液、氧化铝研磨液和碳化硅研磨液等。是各主要光学镜头的重要研磨抛光液体，还可适用于高精密元件的研磨，如硅晶圆片、蓝宝石片、LED芯片、微晶玻璃基板、集成电路光掩模、硬盘基板、磁头、陶瓷、光纤连接器等。当对光学镜头及其光学系统的镜片抛光时，研磨液在机械抛光和化学机械抛光中的作用原理不尽相同。
用于机械抛光的研磨液，以金刚石、B4C等为磨料，通过添加分散剂等方式分散到液体介质中，从而形成具有磨削作用的液体，称为金刚石研磨液、碳化硼研磨液等。磨料在分散液中游离分布，利用磨料硬度比待磨工件硬度大的原理，实现工件的研磨、减薄。根据磨料的表面、颗粒大小及研磨液配置、研磨设备稳定性等情况，研磨完成后，工件表面容易留下或大或小的划痕。所以，机械作用的研磨液一般用于粗磨，后续还需要精密研磨抛光。
用于化学机械抛光 的研磨液利用了磨损中的“软磨硬”原理，即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的抛光表面，是机械削磨和化学腐蚀的组合技术，它借助超微粒子的研磨作用和化学腐蚀作用在被研磨的介质表面形成光洁平坦表面。所以化学机械作用研磨液又称为化学机械抛光液。在一定压力及抛光浆料存在下，被抛光工件相对于抛光垫作相对运动，借助于纳米粒子的研磨作用与氧化剂的腐蚀作用之间的有机结合，在被研磨的工件表面形成光洁表面。
随着光学镜片及其光学系统技术的升级和功能的提升，传统的研磨及抛光方法，从精度和效率方面已不适应。除了通用型的化学/机械抛光方法以外，浴法抛光、离子束抛光、等离子体辅助抛光也被适用于不同精密构造的光学系统。
浴法抛光 ：浴法抛光是指工件和抛光盘都浸在抛光液中，所用装置示意图抛光液的深度以设备静止时淹没工件 10～15mm 为宜，搅拌器是使抛光液处于悬浮状态，不产生沉淀，抛光玻璃时一般使用氧化铁(红粉)、氧化铝等抛光材料。
离子束抛光 ：离子束抛光是玻璃工件在传统抛光后，用来进一步提高抛光精度的补充抛光方法。先在真空(1.33Pa)条件下，将惰性气体(氩、氪、氙等)原子使用高频或放电等方法使之成为离子，再用20～25kV的电压加速，然后碰撞到位于1.33×10 Pa真空度的真 空室内的被加工工件表面上，将能量直接传给工件材料原子，使其逸出表面而被去除。这种方法可以使工件去除厚度达10～20μm，是典型的用物理碰撞方法进行的抛光技术，一般情况下表面粗糙度可达0.01μm，精度高的达0.6nm。
等离子体辅助抛光 ：等离子体辅助抛光是利用化学反应来去除表面材料而实现抛光的方法，采用特定气体，制成活性等离子体，当活性等离子体与工件表面作用，发生化学反应，生成易挥发的混合气体，从而将工件表面材料去除。
在以上研磨抛光技术基础上目前又发展了一些新的加工技术，如数控研磨和抛光技术、应力盘抛光技术、超光滑表面加工技术、延展性磨削加工、弹性发射抛光法、激光抛光、震动抛光等，这些新技术，已完全适应光学领域迅猛发展的要求。
光学透镜新的加工技术，需要边检测、边修正，不仅加工精度高，而且加工速度提高几倍到几十倍，对人工技术的依赖性已很小，新研磨和抛光技术的智能化程度都很高，重复精度高。数控研磨和抛光、应力盘抛光技术等，专门针对球面和非球面光学透镜的加工，非常专业化。
2000 年 6 月夏普首先开始在手机上装载摄像头，开启了移动端的光学市场；iPhone 4 首发手机前置摄像头并且摄像头的体积得到了缩减；之后前置摄像头的规格也在不断升级；2017年双摄爆发式增长；2009年华为P30系列50倍变焦开启远射革命；2020年，前置双摄、后置四摄更大功能的摄像头组装载各大旗舰手机上。如今3D 建模等功能正在加速导入，未来手机摄像头将会继续导入 AR 等功能。现有的光学镜头(片)的抛光研磨作为光学系统设计的重要工序之一，也将助力光学在自动驾驶、 虚拟现实、工业等领域取得新的突破。
从各类电子显示屏到设备摄像头以及其他精密仪器的光学系统，从生物识别到人脸识别，从3D建模到虚拟现实，随着 5G 时代的到来，光学革命性创新将与新的 AR\VR 领域息息相关，也为供应商带来了更多的创新方向和更大的市场空间 。
瑞士信息与通信科技Nimagna开发AI视频制作软件，只需一个摄像头，就能自动录制、剪辑和渲染多机位视频 瑞士创新100强
图源Switzerland Global Enterprise
钛媒体APP注： 瑞士连续12年全球创新指数竞争力排名第一，是全球重要的创新策源地，也是中国首个创新战略伙伴关系国，在创新发展和科技金融领域与中国具有极佳互补性。
由Venturelab主办的“瑞士创新100强”，汇聚了最佳“瑞士制造”的初创及成长期科技创新企业，是瑞士最具国际影响力的创新生态标杆。自2011年以来，该榜单每年在瑞士全国范围内评选出100家最具开创性和市场前景的瑞士创新企业和25家最具独角兽潜力的瑞士成长期企业，覆盖生命科学、工程机械、机器人、信息通信、低碳科技、食品科技等领域，今年更是新上榜了41家企业。
为了全方位展示和介绍瑞士最前沿的创新科技，钛媒体APP与Venturelab的中国授权合作方以明科技（Insight Tech），合作推出《瑞士创新100强》专题，全面展示瑞士先锋科创生态的全景。
本文为专栏第91期，介绍的Nimagna是2023年《瑞士创新100强》上榜企业，其致力于利用AI实现高质量视频的自动生产。
瑞士信息与通信科技公司Nimagna成立于2020年，该公司开发了一款AI视频制作软件，采用开创性的人工智能视频制作技术，只需一个普通摄像头，就能自动实时录制、剪辑并渲染出电视节目般的视频内容，为网络直播销售、在线课程和线上培训等提供极大便利。
Nimagna由Stephan Würmlin Stadler和Christoph Niederberger联合创立，两人在苏黎世联邦理工学院学习计算机科学并获得博士学位，拥有多年广播电视制作和增强视频制作经验，并曾成功创立过虚拟体育增强领域的公司。
图源Startup
如今，直播销售、在线课程等多种商业活动都以视频为载体。制作高质量的视频通常需要专业设备、技术、布景和团队，这也使得视频制作的门槛较高且成本高昂，而简化录制条件又会使视频质量变得粗糙，失去吸引力。
图源Startupticker
Nimagna开发了一款AI视频制作软件，采用开创性的人工智能视频制作技术，只需一个普通摄像头，就能自动实时录制、剪辑并渲染出电视节目般的视频内容，为网络直播销售、在线课程和线上培训等提供极大便利。
使用时，用户只需将演示素材添加到软件中，Nimagna会自动创建专业的三维虚拟环境，让演示更吸引眼球。在演示过程中，Nimagna的AI辅助虚拟制作技术会自动取景。通过分析演示者的手势、肢体动作和目光，Nimagna会智能确定并调度需要呈现给观众的镜头角度、机位切换和景深焦点，并辅以最先进的实时3D渲染，让成片效果就像由专业广播电视团队执导一般。不同的是，Nimagna的AI软件能一机充当制片人、导演和摄影师的角色，无需录制团队、拍摄装备、摄像技能或后期编辑，就能毫不费力地将单调的画面瞬间转化为引人入胜的电视节目。
Nimagna的AI软件使用非常简单便捷，使用者可在家中、办公室或会议室等任何地点进行视频录制，无需专业工作室、布景或绿幕，只需一个摄像头就能完成媲美专业视频的现场直播或视频制作。且软件能作为插件集成至多个主流直播及会议平台，如YouTube、Zoom、Teams和Meet等，随时开启在线营销。
Nimagna的AI软件采用付费订阅制，广泛适用于在线销售、在线教育或在线培训等领域。目前，Nimagna测试版的注册已正式开放，已有80多位早期用户在使用该软件。
Nimagna在2021年瑞士Venture创业竞赛中获得信息和通信技术类第三名，公司目前正在进行种子轮融资，公司计划用该笔资金开拓美国市场。
2023年《瑞士创新100强》中文版由以明科技（Insight Tech）荣誉发布。以明科技是《瑞士创新100强》的中国授权合作方，负责《瑞士创新100强》在中国的运营推广并协助榜单项目对华商业合作。作为中欧（瑞士）科技创新投资与产业化运营商，以明科技为瑞士创新和中国产业的双向合作提供投融资和商业拓展服务并开展股权投资业务。
获取2023年《瑞士创新100强》完整榜单及行业榜单，请访问以明科技公号或官网。
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