球面单透镜 |
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球面单透镜是像差并不十分要紧的许多应用的较好选择,因为它们 是较简单且廉价的透镜类型。对于简单的应用,标准的平凸透镜、平凹 透镜、双凸透镜和双凹透镜就足够了。为实现好的性能,外形透镜经过 优化,在减少像差的同时仍能保持球形表面。在一个复合光学系统内使 用多个透镜元件可实现更多的性能优化。这些多元件的光学系统内通常 利用弯月形透镜,虽然它们很少单独使用。对于要求很苛刻的应用,球 面单透镜的性能将不如消色差透镜(对于宽带光源和单色光源两者)或 非球面透镜(对于单色光源)。关于其它类型透镜的更多细节可查看消 色差透镜和非球面透镜标签。
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标准单透镜 |
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恒洋光学提供多种基本的单透镜设计:平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜和双凹透镜。这些透镜每一种都适用于不同的应用。平凸透镜和双凸透镜是正透镜(即它们有正焦距),它们将准直光聚焦到一焦点,而平凹透镜和双凹透镜是负透镜,它们可使准直光发散。每个单透镜的形状都针对某一共轭比使像差更小化,共轭比定义为物距与像距(它们称为共轭距离)之比。
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正 透 镜 |
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平凸透镜适合用于一个共轭距离是另一共轭距离的五倍多的情况。这种透镜形状的性能适合于无限共轭比的情况(聚焦准直光或者点光源的准直)。
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双凸透镜适合一个共轭距离是另一共轭距离的0.2倍至5倍的情况。这种透镜形状的性能适合于物距和像距相同的情况。
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负 透 镜 |
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平凹透镜适用于一个共轭距离是另一共轭距离的五倍多的情况。它们引入负球面像差,并且可用于平衡正焦距的单透镜引入的球面像差。
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双凹透镜具有负焦距,且通常用于增加聚合光的发散。
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像差更小化 |
为了更小化球面像差,透镜应该放置成曲率更大的那一面朝向更远共轭点。对于以无穷大共轭比使用的平凸透镜和平凹透镜,这意味着曲面应该朝向准直光束(如上方图中所示)。 透镜的f数定义为焦距除以光圈直径,它对像差的程度具有显著影响。f数较小的透镜(“快”透镜)比f数较大的透镜(“慢”透镜)引入明显更多的像差。透镜形状在f数低于约 f/10 时变得非常重要,且应该考虑能替代球面单透镜、f数低于约 f/2 的其它透镜(比如消色差透镜和非球面透镜)。
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