Supratimas apie fokusuojančius lęšius optinėse sistemose

Autorius: Bryanas Ng – rinkodaros vadovas

Redaktorius: Qu Yingli – tyrimų ir plėtros direktorius

1. Kas yra fokusuojantys lęšiai?

Fokusavimo lęšiai yra optinis komponentas, laužiantis šviesą nuo savo išlenkto paviršiaus, todėl praleidžiama šviesa konverguoja arba diverguoja. Lęšių optinės savybės yra labai svarbios įvairiose srityse. Šios taikymo sritys apima nuo akinių lęšių iki sudėtingų lazerinių sistemų, naudojamų pramoninės gamybos procesuose. Fokusavimo lęšio medžiaga ir forma yra pagrindinės optinės sistemos veikimo savybės. Matomojo spektro spektrui galima pasirinkti skirtingas optines medžiagas. Tuo tarpu artimojo IR ir trumpųjų bangų IR spinduliams taip pat gali būti naudojamas lydytas silicio dioksidas, kalcio fluorido safyras ir kt.

2. Fokusuojančių lęšių tipai

Paprastai yra 6 fokusuojančių lęšių tipai, kurių kiekvienas turi savo ypatybes ir pritaikymą. Keturi iš jų bus trumpai pristatyti toliau.

2.1 Išgaubti lęšiai

Išgaubtas lęšis, dar vadinamas konverguojančiu arba teigiamu lęšiu, yra lęšis, kuris yra storesnis centre ir siaurėjantis link kraštų, kaip matyti toliau pateiktame paveikslėlyje. Šie lęšiai dažniausiai naudojami optikoje dėl jų gebėjimo suartinti šviesos spindulius. Kai lygiagretūs šviesos spinduliai praeina pro išgaubtą lęšį, jie lūžta ir susilieja židinio taške. Šis židinio taškas yra taškas, kuriame spinduliai arba bangos susitinka po lūžio.

2.2 Įgaubti lęšiai

Įgaubtas lęšis, dar vadinamas besiskiriančiu arba neigiamu lęšiu, yra lęšis, nukreipiantis tiesų šviesos spindulį nuo šaltinio iki sumažėjusio, vertikaliojo, virtualaus vaizdo. Tikras vaizdas susidaro dėl tikrosios šviesos spindulių susikirtimo, o virtualus vaizdas susidaro dėl įsivaizduojamos šviesos spindulių sankirtos. Įgaubti lęšiai gali sudaryti tiek tikrus, tiek virtualius vaizdus. Kaip matyti iš aukščiau esančio vaizdo, šių fokusuojančių lęšių centras yra plonesnis, o kraštai yra storesni, išlenkti į vidų.

Įgaubti lęšiai sukelia lygiagrečių šviesos spindulių, einančių per juos, išsiskyrimą, lūždami nuo bendro taško, esančio priešingoje lęšio pusėje. Įgaubto lęšio židinio taškas yra taškas, iš kurio, atrodo, kyla šie skirtingi spinduliai, kai jie yra nukreipti atgal. Įgaubti lęšiai gali būti naudojami įvairiai koreguojant regėjimo sutrikimus, tokius kaip trumparegystė (trumparegystė), kai vaizdas fokusuojamas prieš tinklainę. Be to, įgaubti lęšiai naudojami optinėse sistemose, kurių tikslas yra išsklaidyti arba nukreipti gaunamą šviesą, pavyzdžiui, spindulių plėtiklius.

2.3 Plokščiai išgaubti lęšiai

Plokščioji išgaubtoji lęšis yra lęšis su vienu plokščiu paviršiumi ir vienu į išorę išlenktu paviršiumi, primenančiu didinamąjį stiklą, kaip parodyta paveikslėlyje aukščiau. Plokščioji pusė vadinama „plano“ puse, o į išorę išlenkta pusė yra išgaubta. Ši lęšio konstrukcija sujungia lygiagrečius šviesos spindulius, einančius per jį, į židinio tašką priešingoje pusėje. Plokščioji išgaubtoji lęšiai yra plačiai naudojami tokiose srityse kaip vaizdo gavimo sistemos, projektoriai ir didinamieji stiklai, kur išgaubtojo paviršiaus suartėjimo savybės vaidina lemiamą vaidmenį. Skaitykite daugiau apie plokščiąją išgaubtąją lęšius.

Stalo 1: Wavelength Opto-Electronic Standartiniai plokščiai išgaubti lęšiai

2.4 Plano-įgaubti lęšiai

Plokščiojo įgaubto lęšio vienas paviršius yra plokščias, o kitas – į vidų išlenktas, įgaubtas. Plokščioji pusė vadinama „plano“ puse, o į vidų išlenkta pusė yra įgaubta. Jis turi neigiamą židinio nuotolį ir gali būti naudojamas šviesai projektuoti, spindulio išplėtimui arba optinės sistemos židinio nuotoliui padidinti. Skaitykite daugiau apie plokščiojo įgaubto lęšius.

Stalo 2: Wavelength Opto-Electronic Standartiniai plokštieji įgaubti lęšiai

3. Fokusavimo lęšių principai

3.1 Refrakcija

Kai šviesa juda iš vienos izotropinės terpės į kitą, ji keičia sklidimo kryptį ir greitį, kaip matyti toliau pateiktame paveikslėlyje.

Snello dėsnis teigia, kad tam tikrai terpių porai kritimo kampo teta 1 ir lūžio kampo teta 2 sinusų santykis yra lygus dviejų terpių lūžio rodiklių santykiui arba lygiaverčiai fazių greičių santykis dviejose terpėse (v1 ir v2). Šis reiškinys žinomas kaip refrakcija. Išgaubti lęšiai, kurių išlinkimas į išorę, suartina lygiagrečius šviesos spindulius link židinio taško priešingoje pusėje. Kita vertus, įgaubti lęšiai, išlinkę į vidų, sukelia lygiagrečių spindulių išsiskyrimą. Objektyvo formos ir šviesos lūžio savybių sąveika yra pagrindinė fokusavimo dalis.

3.2 Židinio nuotolis

Objektyvo židinio nuotolis yra esminis parametras norint suprasti fokusavimo principus. Tai atstumas nuo objektyvo iki taško, kuriame lygiagretūs spinduliai arba susilieja (išgaubtiems lęšiams), arba atrodo, kad skiriasi (įgaubtiems lęšiams). Fokusuojantys objektyvai su trumpesniu židinio nuotoliu suartina šviesą agresyviau, o didesni židinio nuotoliai sukuria laipsniškesnę konvergenciją.

3.3 Diafragmos numeris (F skaičius)

F skaičius yra optinės sistemos greičio ir aiškumo matas. Tai židinio nuotolio ir diafragmos dydžio santykis. Greitos sistemos turi mažus F skaičius, tokius kaip F/1, F/2 arba F/3. Lėtos sistemos turi didelius F skaičius, tokius kaip F/8, F/15 ar net F/20. Greitesnis f skaičius rodo platesnį įeinantį vyzdį ir, atitinkamai, didesnę apertūrą. Didesnės diafragmos leidžia į optinę sistemą patekti daugiau šviesos, todėl mažesnio f skaičiaus fokusavimo objektyvai geriau tinka prasto apšvietimo sąlygomis.

F skaičius taip pat turi įtakos lauko gyliui, kuris yra atstumų diapazonas vaizde, kuris atrodo priimtinai ryškus. Didesni f skaičiai (mažesnės diafragmos) lemia didesnį lauko gylį, o tai reiškia, kad bus sufokusuota didesnė scenos dalis, o mažesni f skaičiai (didesnė diafragma) suteikia mažesnį lauko gylį.

4. Bangos ilgio diapazonas ir aberacijos

Kaip minėta aukščiau, Snello dėsnis teigia, kad lūžio kampą veikia medžiagos lūžio rodiklis. Pasikeitus bangos ilgiui, pasikeis lūžio rodiklis, tai vadinama dispersija. Aberacijos yra vaizdo formavimo netobulumai. Įvairių tipų aberacijos, tokios kaip chromatinė aberacija ir sferinė aberacija, gali iškraipyti vaizdus. Chromatinės aberacijos atsiranda dėl to, kad vienas objektyvas negali sufokusuoti skirtingų šviesos bangų ilgių tame pačiame taške. Pažangios fokusavimo sistemos taiko korekcines priemones, įskaitant asferinius lęšius ir kelis objektyvo elementus, kad sumažintų šias aberacijas ir optimizuotų vaizdo kokybę.

5. Ieškote patikimo fokusuojančių lęšių tiekėjo?

Su mūsų moderniausia įranga ir didžiule patirtimi, Wavelength Opto-Electronic projektuoja ir gamina kokybiškai fokusavimo lęšiai įvairių tipų: įgaubtų, plokščiai įgaubtų, išgaubtų, plokščių išgaubtų, menisko ir rutulinių lęšių. Nors jau paruošti sprendimai yra lengvai prieinami (kaip parodyta aukščiau pateiktose produktų lentelėse), mes taip pat galime pritaikyti fokusuoja nuo standartinių iki didelio tikslumo specifikacijų ir naudoja įvairias optines medžiagas nuo stiklo, krištolo ir metalo iki plastiko.