了解光学系统中的聚焦透镜

作者: Bryan Ng – 营销经理

责任编辑: 曲英丽 – 研发总监

发表于:

最后编辑:

1.什么是聚焦镜?

聚焦镜片 是从其曲面折射光线的光学元件,导致透射光会聚或发散。镜头的光学特性在许多不同的应用中至关重要。这些应用范围从眼镜镜片到 复杂的激光系统 用于工业制造过程。聚焦透镜的材料和形状是光学系统性能的关键。可见光谱可以选择不同的光学材料。而熔融石英、氟化钙蓝宝石等也可用于近红外至短波红外。

2. 调焦镜头的类型

聚焦镜头的类型
图 1:聚焦镜头的类型

聚焦镜头通常有 6 种类型,每种类型都有其特殊的性能和应用。下面将简要介绍其中的四个。

2.1 凸透镜

球面透镜 凸透镜图
图 2:凸透镜图

凸透镜,也称为会聚透镜或正透镜,是一种中心较厚、朝边缘逐渐变细的透镜,如下图所示。这些透镜因其会聚光线的能力而常用于光学领域。当平行光线通过凸透镜时,它们会折射并会聚在一个焦点上。该焦点是光线或波折射后相遇的点。

2.2 凹透镜

球面透镜 凹透镜图
图 3:凹透镜图

凹透镜,也称为发散透镜或负透镜,是将来自光源的直光束发散成缩小的直立虚像的透镜。实像是由光线的实际交叉形成的,而虚像是由假想的光线交叉形成的。凹透镜既可以形成实像,也可以形成虚像。从上图可以看出,这些聚焦镜片的中心较薄,边缘较厚,并向内弯曲。

凹透镜使穿过它们的平行光线发散,从透镜另一侧的公共点折射出去。凹透镜的焦点是这些发散光线向后延伸时看似起源的点。凹透镜在矫正视力障碍方面有多种应用,例如近视(图像聚焦在视网膜前面)。此外,凹透镜还用于光学系统,其目标是扩散或发散入射光,例如扩束器。

2.3 平凸透镜

平凸透镜图
图 4:平凸透镜图

平凸透镜是一种具有一个平面和一个向外弯曲的表面的透镜,类似于放大镜,如上图所示。平坦的一面称为“Plano”面,而向外弯曲的一面称为凸面。这种透镜设计将穿过它的平行光线会聚到另一侧的焦点。平凸透镜广泛应用于成像系统、投影仪和放大镜等应用,其中凸面的会聚特性起着至关重要的作用。 了解有关平凸透镜的更多信息.

型号波长(nm)直径(mm)EFL (毫米)材料组装CT (毫米)ET (毫米)BFL (毫米)产品类别
LBK-0.5-15-ET2106412.715.0BK7集成的5.422.011.40平凸
LBK-0.5-20-ET2106412.720.0BK7集成的4.202.017.21平凸
LBK-0.5-30-ET2106412.730.0BK7集成的3.392.027.75平凸
LBK-0.5-50-ET2106412.750.0BK7集成的2.802.048.14平凸
LBK-0.5-75-ET2106412.775.0BK7集成的2.502.073.34平凸
LBK-0.5-100-ET2106412.7100.0BK7集成的2.402.098.41平凸
LBK-0.5-120-ET2106412.7120.0BK7集成的2.332.0118.45平凸
LBK-0.5-140-ET2106412.7140.0BK7集成的2.282.0138.48平凸
LBK-0.5-160-ET2106412.7160.0BK7集成的2.252.0158.51平凸
LBK-1-35-ET2106425.435.0BK7集成的7.202.030.22平凸
LBK-1-50-ET2106425.450.0BK7集成的5.302.046.48平凸
LBK-1-60-ET2106425.460.0BK7集成的2.502.058.34平凸
LBK-1-70-ET2106425.470.0BK7集成的4.352.067.11平凸
LBK-1-75-ET2106425.475.0BK7集成的4.102.072.28平凸
LBK-1-100-ET2106425.4100.0BK7集成的3.602.097.61平凸
LBK-1-125-ET2106425.4125.0BK7集成的3.302.0122.81平凸
LBK-1-150-ET2106425.4150.0BK7集成的3.002.0148.01平凸
LBK-1-175-ET2106425.4175.0BK7集成的2.902.0173.08平凸
LBK-1-200-ET2106425.4200.0BK7集成的2.802.0198.14平凸
LBK-1-250-ET2106425.4250.0BK7集成的2.602.0248.27平凸
LBK-1-300-ET2106425.4300.0BK7集成的2.502.0298.34平凸
LBK-1-350-ET2106425.4350.0BK7集成的2.462.0348.37平凸
LBK-1-400-ET2106425.4400.0BK7集成的2.402.0398.41平凸
LBK-1-500-ET2106425.4500.0BK7集成的2.302.0498.47平凸
LBK-1-1000-ET2106425.41000.0BK7集成的2.202.0998.54平凸
LFS-1-35-ET21030-109025.435.0Fused Silica集成的8.202.029.56平凸
LFS-1-50-ET21030-109025.450.0Fused Silica集成的4.702.046.88平凸
LFS-1-75-ET21030-109025.475.0Fused Silica集成的4.402.072.08平凸
LFS-1-100-ET21030-109025.4100.0Fused Silica集成的3.802.097.48平凸
LFS-1-125-ET21030-109025.4125.0Fused Silica集成的3.402.0122.74平凸
LFS-1-150-ET21030-109025.4150.0Fused Silica集成的3.202.0147.88平凸
LFS-1-200-ET21030-109025.4200.0Fused Silica集成的2.902.0198.08平凸
LFS-1-250-ET21030-109025.4250.0Fused Silica集成的2.702.0248.21平凸
LFS-1-300-ET21030-109025.4300.0Fused Silica集成的2.602.0298.27平凸
LFS-1-500-ET21030-109025.4500.0Fused Silica集成的2.402.0498.41平凸
LFS-1-1000-ET21030-109025.41000.0Fused Silica集成的2.202.0998.54平凸
LZ-0.5-1.5-ET210600 / 940012.738.1硒化锌集成的2.402.037.10平凸
LZ-0.6-1.5-ET1.510600 / 940015.238.1硒化锌集成的2.001.537.30平凸
LZ-0.6-1.5-ET210600 / 940015.238.1硒化锌集成的2.502.037.00平凸
LZ-0.6-2-ET210600 / 940015.250.8硒化锌集成的2.402.049.80平凸
LZ-0.6-2.5-ET210600 / 940015.263.5硒化锌集成的2.302.062.50平凸
LZ-0.6-4-ET210600 / 940015.2101.6硒化锌集成的2.202.0100.70平凸
LZ-0.75-1-ET210600 / 940019.025.4硒化锌集成的3.302.024.00平凸
LZ-0.75-1.5-ET210600 / 940019.038.1硒化锌集成的2.902.036.90平凸
LZ-0.75-2-ET210600 / 940019.050.8硒化锌集成的2.602.049.70平凸
LZ-0.75-2.5-ET210600 / 940019.063.5硒化锌集成的2.502.062.50平凸
LZ-0.75-3-ET210600 / 940019.076.2硒化锌集成的2.402.075.20平凸
LZ-0.75-4-ET210600 / 940019.0101.6硒化锌集成的2.302.0100.60平凸
LZ-0.75-5-ET210600 / 940019.0127.0硒化锌集成的2.302.0126.10平凸
LZ-0.75-12-ET210600 / 940019.0304.8硒化锌集成的2.102.0303.90平凸
LZ-20-47-ET210600 / 940020.047.0硒化锌集成的2.802.045.90平凸
LZ-20-72-ET310600 / 940020.072.0硒化锌集成的3.503.070.50平凸
LZ-25-3-ET210600 / 940025.076.2硒化锌集成的2.702.075.10平凸
LZ-1-30-ET310600 / 940025.430.0硒化锌集成的5.003.027.90平凸
LZ-1-1.5-ET310600 / 940025.438.1硒化锌集成的4.503.036.20平凸
LZ-1-2-ET210600 / 940025.450.8硒化锌集成的3.102.049.50平凸
LZ-1-2-ET310600 / 940025.450.8硒化锌集成的4.103.049.10平凸
LZ-1-2.5-ET310600 / 940025.463.5硒化锌集成的3.903.061.90平凸
LZ-1-3-ET310600 / 940025.476.2硒化锌集成的3.803.074.60平凸
LZ-1-4-ET310600 / 940025.4101.6硒化锌集成的3.603.0100.10平凸
LZ-1-5-ET310600 / 940025.4127.0硒化锌集成的3.503.0125.60平凸
LZ-1-10-ET310600 / 940025.4254.0硒化锌集成的3.203.0252.70平凸
LZ-1-12.5-ET4.810600 / 940025.4317.5硒化锌集成的5.004.8315.40平凸
LZ-1-15-ET4.810600 / 940025.415.0硒化锌集成的9.004.811.30平凸
LZ-1.5-2.5-ET7.410600 / 940027.963.5硒化锌集成的8.507.460.00平凸
LZ-1.5-3.5-ET310600 / 940027.988.9硒化锌集成的3.803.087.30平凸
LZ-1.1-5-ET310600 / 940027.9127.0硒化锌集成的3.503.0125.60平凸
LZ-1.1-127-ET4.110600 / 940027.9127.0硒化锌集成的4.604.1125.90平凸
LZ-1.1-7.5-ET410600 / 940027.9190.5硒化锌集成的4.304.0188.70平凸
LZ-1.5-3.75-ET310600 / 940038.195.3硒化锌集成的4.403.094.70平凸
LZ-1.5-5-ET410600 / 940038.1127.0硒化锌集成的5.004.0124.90平凸
LZ-1.5-5-ET4.110600 / 940038.1127.0硒化锌集成的5.104.1125.80平凸
LZ-1.5-5-ET7.610600 / 940038.1127.0硒化锌集成的8.607.6124.90平凸
LZ-1.5-5.13-ET7.610600 / 940038.1130.3硒化锌集成的8.607.6128.20平凸
LZ-1.5-5.2-ET7.110600 / 940038.1132.1硒化锌集成的8.107.1130.20平凸
LZ-1.5-7.5-ET410600 / 940038.1190.5硒化锌集成的4.704.0188.60平凸
LZ-1.5-7.5-ET7.610600 / 940038.1190.5硒化锌集成的8.307.6188.50平凸
LZ-1.5-7.53-ET7.610600 / 940038.1191.3硒化锌集成的8.307.6189.30平凸
LZ-1.5-7.72-ET7.110600 / 940038.1196.2硒化锌集成的7.807.1194.30平凸
LZ-1.5-15-ET810600 / 940038.1381.0硒化锌集成的8.308.0377.50平凸
LZ-2-5-ET810600 / 940050.8127.0硒化锌集成的9.008.0123.30平凸
LZ-2-130.6-ET7.910600 / 940050.8130.6硒化锌集成的9.707.9128.30平凸
LZ-2-7.5-ET810600 / 940050.8190.5硒化锌集成的8.708.0186.90平凸
LZ-2-8.75-ET7.810600 / 940050.8223.5硒化锌集成的8.807.8219.80平凸
LZ-2-10-ET7.910600 / 940050.8254.0硒化锌集成的8.807.9250.30平凸
LZ-2.5-8.75-ET9.710600 / 940063.5223.5硒化锌集成的10.709.7219.00平凸
LZ-2.5-10-ET9.910600 / 940063.5254.0硒化锌集成的10.809.9249.50平凸
LCF-1-25170-800025.425.0CaF2集成的-2.0-平凸
LCF-1-50170-800025.450.0CaF2集成的-2.0-平凸
LCF-1-75170-800025.475.0CaF2集成的-2.0-平凸
LCF-1-100170-800025.4100.0CaF2集成的-2.0-平凸
LCF-1-150170-800025.4150.0CaF2集成的-2.0-平凸
LCF-1-200170-800025.4200.0CaF2集成的-2.0-平凸
LSI-1-251200-700025.425.0Si集成的-2.0-平凸
LSI-1-501200-700025.450.0Si集成的-2.0-平凸
LSI-1-751200-700025.475.0Si集成的-2.0-平凸
LSI-1-1001200-700025.4100.0Si集成的-2.0-平凸
LSI-1-1501200-700025.4150.0Si集成的-2.0-平凸
LSI-1-2001200-700025.4200.0Si集成的-2.0-平凸
LGE-1-252000-1200025.425.0Ge集成的-2.0-平凸
LGE-1-502000-1200025.450.0Ge集成的-2.0-平凸
LGE-1-752000-1200025.475.0Ge集成的-2.0-平凸
LGE-1-1002000-1200025.4100.0Ge集成的-2.0-平凸
LGE-1-1502000-1200025.4150.0Ge集成的-2.0-平凸
LGE-1-2002000-1200025.4200.0Ge集成的-2.0-平凸
LZS-1-25400-1200025.425.0硫化锌集成的-2.0-平凸
LZS-1-50400-1200025.450.0硫化锌集成的-2.0-平凸
LZS-1-75400-1200025.475.0硫化锌集成的-2.0-平凸
LZS-1-100400-1200025.4100.0硫化锌集成的-2.0-平凸
LZS-1-150400-1200025.4150.0硫化锌集成的-2.0-平凸
LZS-1-200400-1200025.4200.0硫化锌集成的-2.0-平凸

表1: Wavelength Opto-Electronic 标准平凸透镜

2.4 平凹透镜

平凹透镜图
图 5:平凹透镜图

平凹透镜是一种具有一个平坦表面和一个向内弯曲的凹面的透镜。平坦的一侧被称为“平”侧,而向内弯曲的一侧是凹的。它具有负焦距,可用于光投射、光束扩展或增加光学系统的焦距。 了解有关平凹透镜的更多信息.

型号波长(nm)直径(mm)EFL (毫米)材料组装CT (毫米)ET (毫米)BFL (毫米)
LZ-12.5+0.75-ET210600 / 940012.5-19.0硒化锌集成的1.402.1-19.60
LZ-12.5+0.75-ET3.310600 / 940012.5-19.0硒化锌集成的2.603.3-20.10
LZ-12.5+1-ET2.310600 / 940012.5-25.4硒化锌集成的1.802.3-26.10
LZ-0.5+14.4-ET310600 / 940012.7-14.4硒化锌集成的2.003.0-15.20
LZ-0.5+32.08-ET2.210600 / 940012.7-32.1硒化锌集成的1.802.2-32.80
LZ-0.5+1.5-ET310600 / 940012.7-38.1硒化锌集成的2.603.0-39.20
LZ-15+0.75-ET3.110600 / 940015.0-19.0硒化锌集成的2.003.1-19.80
LZ-15+25-ET3.310600 / 940015.0-25.0硒化锌集成的2.503.3-26.00
LZ-0.75+1-ET310600 / 940019.1-25.4硒化锌集成的1.703.0-26.10
LZ-0.75+30-ET310600 / 940019.1-30.0硒化锌集成的1.903.0-30.80
LZ-0.75+1.5-ET310600 / 940019.1-38.1硒化锌集成的2.103.0-39.00
LZ-0.75+2-ET310600 / 940019.1-50.8硒化锌集成的2.403.0-51.80
LZ-20+712-ET310600 / 940020.0-712.0硒化锌集成的3.003.0-713.20
LZ-25+37.46-ET3.310600 / 940025.0-37.4硒化锌集成的1.803.3-38.10
LZ-25+1.5-ET410600 / 940025.0-38.1硒化锌集成的2.504.0-39.20
LZ-25+56-ET3.610600 / 940025.0-56.0硒化锌集成的2.603.6-57.10
LZ-1+2.5-ET310600 / 940025.4-63.5硒化锌集成的2.103.0-64.40
LCF-1-25170-800025.425.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1-50170-800025.450.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1-75170-800025.475.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1-100170-800025.4100.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1-150170-800025.4150.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1-200170-800025.4200.0CaF2集成的-2.0-
LSI-1-251200-700025.425.0Si集成的-2.0-
LSI-1-501200-700025.450.0Si集成的-2.0-
LSI-1-751200-700025.475.0Si集成的-2.0-
LSI-1-1001200-700025.4100.0Si集成的-2.0-
LSI-1-1501200-700025.4150.0Si集成的-2.0-
LSI-1-2001200-700025.4200.0Si集成的-2.0-
LGE-1-252000-1200025.425.0Ge集成的-2.0-
LGE-1-502000-1200025.450.0Ge集成的-2.0-
LGE-1-752000-1200025.475.0Ge集成的-2.0-
LGE-1-1002000-1200025.4100.0Ge集成的-2.0-
LGE-1-1502000-1200025.4150.0Ge集成的-2.0-
LGE-1-2002000-1200025.4200.0Ge集成的-2.0-
LZS-1-25400-1200025.425.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1-50400-1200025.450.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1-75400-1200025.475.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1-100400-1200025.4100.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1-150400-1200025.4150.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1-200400-1200025.4200.0硫化锌集成的-2.0-
LCF-1+25170-800025.4-25.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1+50170-800025.4-50.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1+75170-800025.4-75.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1+100170-800025.4-100.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1+150170-800025.4-150.0CaF2集成的-2.0-
LCF-1+200170-800025.4-200.0CaF2集成的-2.0-
大规模集成电路-1+251200-700025.4-25.0Si集成的-2.0-
大规模集成电路-1+501200-700025.4-50.0Si集成的-2.0-
大规模集成电路-1+751200-700025.4-75.0Si集成的-2.0-
大规模集成电路-1+1001200-700025.4-100.0Si集成的-2.0-
大规模集成电路-1+1501200-700025.4-150.0Si集成的-2.0-
大规模集成电路-1+2001200-700025.4-200.0Si集成的-2.0-
LGE-1+252000-1200025.4-25.0Ge集成的-2.0-
LGE-1+502000-1200025.4-50.0Ge集成的-2.0-
LGE-1+752000-1200025.4-75.0Ge集成的-2.0-
LGE-1+1002000-1200025.4-100.0Ge集成的-2.0-
LGE-1+1502000-1200025.4-150.0Ge集成的-2.0-
LGE-1+2002000-1200025.4-200.0Ge集成的-2.0-
LZS-1+25400-1200025.4-25.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1+50400-1200025.4-50.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1+75400-1200025.4-75.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1+100400-1200025.4-100.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1+150400-1200025.4-150.0硫化锌集成的-2.0-
LZS-1+200400-1200025.4-200.0硫化锌集成的-2.0-

表2: Wavelength Opto-Electronic 标准平凹透镜

3. 调焦镜头的原理

3.1 折射

当光从一种各向同性介质移动到另一种各向同性介质时,它会改变传播方向和速度,如下图所示。

了解光学系统中的聚焦透镜 1
图 6:聚焦透镜折射

斯涅尔定律指出,对于给定的一对介质,入射角 Theta 1 和折射角 Theta 2 的正弦之比等于这两种介质的折射率之比,或者等效于两种介质(v1 和 v2)中的相速度之比。这种现象称为折射。凸透镜具有向外的曲率,将平行光线会聚到另一侧的焦点。另一方面,凹透镜具有向内的曲率,导致平行光线发散。透镜的形状和光的折射特性之间的相互作用是聚焦的核心。

3.2 焦距

镜头的焦距是理解聚焦原理的关键参数。它是从透镜到平行光线会聚(对于凸透镜)或发散(对于凹透镜)的点的距离。焦距较短的聚焦镜头会更积极地会聚光线,而焦距较长的聚焦镜头会产生更渐进的会聚。

3.3 光圈数(F 数)

球面透镜 F 值
图 7:聚焦镜头光圈数

F 数是光学系统速度和清晰度的度量。它是焦距与光圈大小的比值。快速系统具有较小的 F 值,例如 F/1、F/2 或 F/3。慢速系统具有较大的 F 值,例如 F/8、F/15,甚至 F/20。更快的 f 值表示更宽的入射光瞳,因此孔径更大。更大的光圈允许更多的光线进入光学系统,从而使较低 f 数的聚焦镜头更适合弱光条件。

f 数还会影响景深,即图像中看起来清晰程度可接受的距离范围。较高的 f 值(较小的光圈)会产生更大的景深,这意味着更多的场景将成为焦点,而较低的 f 值(较大的光圈)会产生较浅的景深。

4. 波长范围和像差

如上所述,斯涅尔定律指出折射角受材料折射率的影响。波长的变化会引起折射率的变化,这称为色散。像差是图像形成中的缺陷。各种类型的像差,例如色差和球差,都会使图像失真。出现色差是因为单个镜头无法将不同波长的光聚焦在同一点。先进的聚焦系统采用校正措施,包括非球面透镜和多个透镜元件,以减轻这些像差并优化图像质量。

5. 寻找可靠的聚焦镜头供应商?

凭借我们最先进的设施和丰富的经验, Wavelength Opto-Electronic 设计和制造质量 聚焦镜 凹透镜、平凹透镜、凸透镜、平凸透镜、弯月透镜和球透镜等不同类型。虽然现成的解决方案很容易获得(如上面的产品表所示),但我们也能够 定制 聚焦镜头从标准到高精度规格,并采用不同的光学材料,从玻璃、水晶、金属到塑料。

公差普通平台精度高精准度
材料玻璃:BK7、光学玻璃、熔融石英、氟化物
晶体:ZnSe、ZnS、Ge、GaAs、CaF2、BaF2、MgF2、Si、蓝宝石、硫族化物
金属:铜、铝、钼
塑料:PMMA、亚克力
直径最小值:4 毫米,最大值:500 毫米
类型平凸透镜、平凹透镜、弯月透镜、双凸透镜、双凹透镜、胶结透镜、球透镜
直径±0.1mm±0.025mm±0.01mm
厚度±0.1mm±0.05mm±0.01mm
下垂±0.05mm±0.025mm±0.01mm
通光孔径80%90%95%
半径±0.3%±0.1%0.01%
功率3.0 分钟1.5 分钟λ/ 2
不规则 (PV)1.0 分钟λ/ 4λ/ 10
对中3弧分1弧分0.5弧分
表面质量80-5040-2010-5
表3: Wavelength Opto-Electronic 光学镜制造能力

咨询表

联系表格

我们建议使用您所在组织的电子邮件及其自己的域(如果有)。