球状 の レンズ は 現代 の 光学 システム の 鍵

単純 な 放大鏡 が 細部 を どの よう に 明らか に する か,カメラ が 遠く の 景色 を どの よう に 撮影 する か を 考え て い た こと が あり ます か.その 答え は,球状 の レンズ と 呼ば れる 小さな けれど 強力 な 光学 部品 に あり ますこれらの基本的な要素は 日常機器から 洗練された科学機器まで 数え切れないほどの光学システムの骨組みです

球状 の レンズ を 理解 する

球状のレンズには 球状の曲線を持つ表面があり 精密な部品として 光を拡大したり 焦点付けしたり 結合させたりします各種光学画像システムにおける重要な機能を果たす各レンズ表面は,凸 (内側を曲がり),凸 (外側を曲がり) または平面 (平面) になる.

球状 の レンズ の 家族

球状のレンズは 形と機能によって分類され 様々な形があります

陽性レンズ (収束レンズ)

• 双凸レンズ:2つの外向きに曲がる球状の表面を特徴とする.
• プラノコンベックスレンズ:1 つの平面と 1 つの凸面を組み合わせます.
• 陽性メニスクスレンズ角よりも中心が厚い 2つの凸面と 2つの凸面を組み合わせます

ポジティブレンズは,平行光線をレンズの後ろの焦点に収束させ,光学システムの焦点距離を短縮する.典型的な例は,太陽光が拡大鏡を通して焦点化して明るい点を作り出すことです.

ネガティブレンズ (ダイバージングレンズ)

• 双孔状レンズ:2つの内向きに曲がる球状の表面を組み込む
• プラノコンカブレンズ:1つの平面と1つの凸面を組み合わせます
• 陰性メニスクスレンズ表面が凸で,角が凸で,中央が端よりも薄い.

ネガティブなレンズは,並行光の線が離れるようにして,レンズの前にある仮想焦点から発生しているように見えます通常,焦点距離を拡張し,光学システムの相対的な開口を増加させる..

二重凸眼鏡と二重凸眼鏡は,平面凸眼鏡と月膜鏡の屈折力を約2倍にすると注意してください.

特殊 な レンズ の 種類 と その 用途

双 凸 と 平 凸 の レンズ: 焦点 を 付ける 技巧

両方とも正焦点距離を持つ収束レンズとして機能し,相性光,相性点源,または光源からの逸脱を減らすのに理想的です.

主要な違い

• 双凸レンズ:2つの凸面を持つため,より強い収束を備えており,より大きな焦点力を必要とするアプリケーションに適しています.彼らの大きな曲率半径は球状の偏差を最小限に抑えるのに役立ちます.物体と画像が対照のレンズ側にあるとき 0 の間の結合比率で最適.2と5
• プラノコンベックスレンズ:単一の曲げた表面は,より柔らかい材料から製造しやすくします.最も適しているのは,ある距離が他の距離を5倍以上上回るコンジュガート比率です (5X - 無限),特に無限の結合シナリオで優れている.

双 凸 型 と 平 型 凸 型 の レンズ: 異なっ て いる 力

これらの負焦点長レンズは,仮想焦点に向かって収束するビームを分散させ,しばしばガリレオビーム拡張器で使用されます.

メネスクス レンズ: 曲げ た 専門 家

• 陽性メニスクスレンズより 厚い 中心部 を 持つ と,束 を 効果的に 焦点 に する.他の レンズ と 組み合わせ て 焦点 距離 を 短く し,数値 の 開口 を 増やし,解像度 を 向上 さ せる.
• 陰性メニスクスレンズ値開きを小さくし,高屈折率の赤外線アプリケーションに適しています

ボール レンズ: コンパクト な 発電 機

これらの球状の要素 (基本的に直径が曲率半径と一致する二重凸レンズ) は,繊維,発射器,検出器の間の信号結合を改善します.エンドスコピーの応用も半球型レンズはスペースを節約する代替手段です

ドラムレンズ: 設置に便利なオプション

ボールレンズに似ているが,中央部分が長くなっているため,ドラムレンズと半ドラムレンズは,比較可能な機能を維持しながら,より安装が容易である.

正しい 球状 の レンズ を 選ぶ

理想的なレンズ の 選択 に は,複数の 要因 を 慎重 に 考慮 する 必要 が あり ます.

• 結合比
• レンズの形
• F数
• 材料の特性
• トランスミッション特性
• 波面歪み
• 散乱性能
• コーティング仕様
• 予算の制約

レンズ形状の選択ガイドライン

形 を 正確 に 選べば,光学 の 偏差 が 少なくなり,時には 複数の 要素 が 必要 と なり ます.以下 の 推奨 に つい て 考え て ください.

材料の選択肢

製造者は,N-BK7,UV溶融シリカ,N-SF11,亜鉛セレン化物,カルシウムフッ化物,シリコン,ゲルマニウムを含む様々な基板材料を提供しています.ブロードバンド 反射防止 (BBAR) コーティング は UV に 使える,可視,近赤外線,中赤外線スペクトル範囲

利点 と 限界

利益

• 材料の種類:異なる基板の選択肢は,特殊な要求を満たします.
• 簡単に統合:標準化設計はシステム組み込みを簡素化します
• 費用対効果:多くの用途でアスフィア代替品よりも経済的です
• シンプルなデザイン球状の幾何学により 大量生産と耐久性が実現します
• 基本用途:眼鏡や拡大鏡や シンプルなカメラレンズなど 基本的な光学用品に最適です

制限

• アバレーションの課題:染色体や球状の異常を完全に修正するために 努力します
  • 染色異常:異なる波長が 異なる点に集中し 曖昧さや色が広がります
  • 球状偏差光学軸に沿ったレンズ厚さの変化によって焦点が分布します
• 束の形状の制限:正確なビーム制御を必要とするアプリケーションには適さない.

実践 的 な 応用

球状レンズは,次の関係に応じて拡大を可能にします.

拡大 (M) = - 画像距離 (v) / 対象距離 (u)

(否定的な記号は反転画像を示します)

人間の視力を向上させるから 先進的なイメージングシステムまで 球状レンズは 数え切れないほどの光学用途で 不可欠な役割を果たしています精密 な 設計 に よっ て,世界 を 驚くほど 明確 に 捉え て 捉え られ ます.