光学透镜公司告诉你光学透镜的形状、类型、分类、规格介绍？

光学透镜是一种透明的光学元件，用于会聚或发散从外围物体发出的光。透射的光线然后形成物体的实像或虚像。透镜是透射光学元件的一个很好的例子，这意味着它们可以通过或传输光。其他透射组件包括滤光片、窗口、平面、棱镜、分束器和波片，而相反的类别——反射器（反射光而不是透射光）——包括光学镜和后向反射器。

光学透镜适用于各种应用，包括：

• 放大
• 光学像差校正
• 用作点火器（燃烧眼镜）
• 图像对焦
• 影像投影

形状和类型

透镜有多种形状，包括双凸面、双凹面、平凸面、平凹面、正弯月面和负弯月面。

透镜形状

透镜可分为两大类：正（或会聚）透镜和负（或发散）透镜。

正透镜导致准直光束（假设光束平行于透镜轴传播并穿过透镜）会聚或聚焦在透镜后面的一个点上。参考上图时，双凸透镜和平凸透镜被认为是正透镜。

光通过会聚透镜折射

负透镜导致准直光束在透镜后面发散和传播。两种类型的凹透镜——双凹和平凹——是负的。

通过发散透镜折射

弯月透镜——第三种广泛类型，也称为凸凹——可以是正的或负的，这取决于透镜两侧的曲率。凹面较陡的弯月透镜为负，而凸面较陡的透镜为正。两侧曲率相等的弯月透镜既不会会聚光，也不会发散光。

选择正确的镜头类型和极性在很大程度上取决于预期的应用，如下所述。选择理想的透镜形状——被称为应用程序的“最佳形式”——是最大限度减少光学畸变和像差的关键。

焦距、共轭比和镜头选择

镜头的焦点是光轴上光线会聚的点。它的焦距是从镜头到该点的距离，如图所示。正透镜的焦距为正，而负透镜的焦距小于零。下图说明了这两个参数。

透镜折射

共轭比定义为物体（光源）到镜头的距离与镜头到投影图像的距离之比。这两个长度的端点称为对象点和图像点。这两个点位于镜头的光轴上，并且它们的位置使得从物点发出的光将聚焦在像点上。放置在透镜焦点处的物体会产生无穷大的共轭比，而放置在两倍焦距处的物体会在两倍焦距处形成图像，共轭比为 1。

下图说明了重要的光学点。

透镜折射

应用的共轭比在很大程度上决定了理想的球面透镜类型。下表显示了应用共轭比的理想透镜形状。

透镜镜形状	理想的共轭比
双凸面	<5：1
平凸	全部
凹面	无限，更大的有限 (> 5:1)
双凹	<5：1
半月板	因人而异；取决于曲率和极性

镜头分类

将镜头分为以下几种类型。这些类别并不相互排斥；例如，球面透镜也可以是消色差的。

球面透镜

球面透镜（或单透镜）具有会聚或发散光线的曲面。所有的透镜截面都是球面透镜。

柱面透镜

与球面透镜不同，柱面透镜具有曲面，可以将其视为圆柱形状的一部分。这使它们将透射光聚焦到一条线而不是单个点。柱面透镜通常用于改变图像的纵横比或塑造激光束。

由两个柱面透镜形成的光束

消色差透镜

消色差透镜（也称为消色差透镜）用于最大限度地减少称为色差的特殊类型的图像失真。当镜头未能将所有颜色波长聚焦到相同的会聚点时，就会发生这种失真，从而导致对比度和色边模糊。消色差至少使用两个单独的透镜元件——一个高色散凹面和一个低色散凸面——来实现它们的校正效果。

消色差双合

菲涅尔透镜

菲涅尔透镜由薄而轻的塑料片组成，上面标有一系列同心凹槽。每个凹槽都作为一个单独的折射面；一系列凹槽将准直光弯曲到一个共同的焦点。菲涅耳透镜是效率和光学质量之间的折衷：由于透镜材料非常薄，因此在传输过程中损失了非常少量的光。

标准双凸透镜和菲涅耳透镜之间的比较

渐变指数透镜

梯度指数 (GRIN) 透镜是简单的平面透镜，它在透镜内不断弯曲光线，直到它们最终会聚在焦点上。这与传统透镜形成对比，传统透镜主要是在光线离开透镜材料背面时突然弯曲。因此，GRIN 透镜具有成本效益且易于使用。此外，精确制造平面长度的能力为适应应用参数带来了巨大的灵活性。

运行中的 GRIN 镜头。注意透镜平面内发生的逐渐弯曲

规格

光学镜头的重要规格包括波长和材料。

波长范围

在选择适合其应用的最佳镜头类型后，买家应分析应用的波长范围。在指定镜头时，制造商通常会提供镜头设计用于传输的电磁辐射范围。波长可分为三大类：红外线、可见光和紫外线。镜头可能不限于单一光谱，并且可能能够传输红外和可见光范围或可见光和紫外范围等的波长。

• 红外透镜设计用于在 750 至 2500 nm 波长范围内工作。
• 设计用于可见光谱的透镜可以传输 380 至 750 nm 范围内的波长。
• 紫外线透镜可以传输 4 到 380 nm 的波长。

透镜材质

历史上，光学透镜是由透明玻璃制成的，但现在也由其他材料制成——丙烯酸树脂、聚合物和矿物质。（了解LED光学透镜中PMMA与PC材质对比）透镜材料由原材料的色散和波长特性决定。例如，为要求低色散的应用而设计的透镜可能由皇冠玻璃制成。亚克力和聚合物透镜最适合在可见光谱内传输，而锗和蓝宝石等矿物质适用于非常广泛的波长范围，但在红外光谱内尤其出色。