在光學(xué)透鏡中，凸透鏡尤為常見(jiàn)，應(yīng)用也較為廣泛。凸透鏡是中央較厚，邊緣較薄的透鏡。凸透鏡具有會(huì)聚光線的作用，因此也叫“會(huì)聚透鏡”、“正透鏡”通常用于遠(yuǎn)視與老花鏡。此類的光學(xué)透鏡可分為：雙凸透鏡——是兩面凸的透鏡；平凸透鏡——是一面凸、一面平的透鏡；.凹凸透鏡——為一面凸，一面凹的透鏡。一下簡(jiǎn)單說(shuō)明凸透鏡的成像原理。
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我們都知道凸透鏡成像規(guī)律是指物體放在焦點(diǎn)之外，在凸透鏡另一側(cè)成倒立。實(shí)像，實(shí)像有縮小、等大、放大三種。物距越小，像距越大，實(shí)像越大。物體放在焦點(diǎn)之內(nèi)，在凸透鏡同一側(cè)成正立放大的虛像。物距越小，像距越小，虛像越小在光學(xué)中，由實(shí)際光線匯聚成的像，稱為實(shí)像，能用光屏呈接；反之，則稱為虛像，只能由眼睛感覺(jué)。在講述實(shí)像和虛像的區(qū)別時(shí)，往往會(huì)提到這樣一種區(qū)分方法：“實(shí)像都是倒立的，而虛像都是正立的?！彼^“正立”和“倒立”，當(dāng)然是相對(duì)于原物體而言。
將平行光線平行于主光軸（凸透鏡兩個(gè)球面的球心的連線稱為此透鏡的主光軸）射入凸透鏡，光在透鏡的兩面經(jīng)過(guò)兩次折射后，集中在軸上的一點(diǎn)，此點(diǎn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn)（記號(hào)為F，英文為：focus），凸透鏡在鏡的兩側(cè)各有一實(shí)焦點(diǎn)，如為薄透鏡時(shí)，此兩焦點(diǎn)至透鏡中心的距離大致相等。凸透鏡之焦距是指焦點(diǎn)到透鏡中心的距離，通常以f表示。凸透鏡球面半徑越小，焦距（記號(hào)為：f，英文為：focallength）越短。凸透鏡可用于放大鏡、老花眼及遠(yuǎn)視的人戴的眼鏡、攝影機(jī)、電影放映機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的主軸：通過(guò)凸透鏡兩個(gè)球面球心C1、C2的直線叫凸透鏡的主光軸。光心：凸透鏡的中心O點(diǎn)是透鏡的光心。焦點(diǎn)：平行于主軸的光線經(jīng)過(guò)凸透鏡后會(huì)聚于主光軸上一點(diǎn)F，這一點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)。焦距：焦點(diǎn)F到凸透鏡光心O的距離叫焦距，用f表示。物距：物體到凸透鏡光心的距離稱物距，用u表示。像距：物體經(jīng)凸透鏡所成的像到凸透鏡光心的距離稱像距，用v表示。
成像公式：1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透鏡焦距）
因此我們都可以根據(jù)已知的焦距、像距計(jì)算出物距。
光學(xué)透鏡是光學(xué)系統(tǒng)的重要組成，也是光學(xué)工程中的必備知識(shí)。透鏡是由能夠透過(guò)指定光譜的材料制成的光學(xué)元件，一般可見(jiàn)光和近紅外光譜（IR-A）（400-1400nm）使用光學(xué)玻璃，中紅外（IR-C）（3-50mm）使用晶體材料。透鏡技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)、數(shù)碼成像、激光的準(zhǔn)直與聚焦和各類型光學(xué)儀器中。
我們一般指的光學(xué)透鏡是折射面為球面的折射鏡，有的是由兩個(gè)球面組成，也有的是由一個(gè)球面和一個(gè)平面組成。由于朝向的不同和特性不同，決定了光學(xué)透鏡單獨(dú)使用和組合使用就會(huì)產(chǎn)生不同的效果。光學(xué)透鏡的組合在不同領(lǐng)域有哪些應(yīng)用呢？容我一一道來(lái)。
1. 光學(xué)成像
成像時(shí)，我們主要使用凸透鏡，也是正透鏡。任何一個(gè)凸透鏡滿足物像關(guān)系公式即可對(duì)任何物體成放大或者縮小的像，因此要想成像其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是知道這個(gè)透鏡的f(即焦距)。如果對(duì)成像的要求很高，如成像清晰、不變形、色彩不失真，能看到更大、更小、更遠(yuǎn)的范圍……這就需要經(jīng)過(guò)專門的設(shè)計(jì)人員使用設(shè)計(jì)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)了。
2. 光的準(zhǔn)直
現(xiàn)在許多應(yīng)用中需要對(duì)一個(gè)發(fā)散的點(diǎn)光源進(jìn)行準(zhǔn)直，以期待得到一個(gè)平行的光斑，則需要使用凸透鏡。如圖所示，請(qǐng)將點(diǎn)光源放置在凸透鏡焦點(diǎn)的位置上，準(zhǔn)直的光斑就在凸透鏡后面產(chǎn)生了。光斑的直徑只跟光源的發(fā)散角和凸透鏡的焦距有關(guān)系（D= 2f*tan(u/2)）。
3. 激光擴(kuò)束
激光擴(kuò)束是激光領(lǐng)域里常用的使用方法，就是將一束平行的激光束展寬成一個(gè)光束直徑比原先大的激光束的方法。
激光擴(kuò)束鏡可以分為兩大類型：伽利略和開(kāi)普勒。
伽利略擴(kuò)束鏡由伽利略望遠(yuǎn)鏡衍變而來(lái)，是比較常用的一類擴(kuò)束鏡系統(tǒng)。它通常包括一個(gè)凹透鏡的輸入鏡和一個(gè)凸透鏡的輸出鏡。輸入鏡的前焦點(diǎn)和輸入鏡的前焦點(diǎn)相互重合。與開(kāi)普勒類型相比，伽利略擴(kuò)束鏡及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，成本低，但是不能使用空間濾波器，其擴(kuò)束比也不能太大（通常不大于20倍）。
如果要使用空間濾波器或者得到更大的擴(kuò)束比，則要采用開(kāi)普勒擴(kuò)束系統(tǒng)。開(kāi)普勒擴(kuò)束鏡輸入鏡使用凸透鏡，它的后焦點(diǎn)與輸出鏡的前焦點(diǎn)相互重合，在焦點(diǎn)重合的地方可以放置一個(gè)空間濾波器，如小孔。
光學(xué)透鏡的材料對(duì)使用具有哪些影響呢？
光學(xué)材料一般分為非晶態(tài)、晶體和有機(jī)塑料。不同的材料有其適用光譜范圍和不同的物理特性（膨脹系數(shù)、密度、硬度等等）。非晶態(tài)中常見(jiàn)的材料有光學(xué)玻璃，紅外玻璃，激光玻璃。這類材料具有制造工藝成熟，品種價(jià)格齊全等特點(diǎn)。其中無(wú)色光學(xué)玻璃主要是以SiO2為基礎(chǔ)材料，摻雜其他元素而形成的復(fù)合產(chǎn)物，主要針對(duì)400-1000 nm光波段使用。它區(qū)別于其他玻璃的主要特性是有一定的折射率和色散。國(guó)際上基本按照這兩個(gè)參數(shù)將其分為冕類光學(xué)玻璃（K）和燧石光學(xué)玻璃（F）。冕類光學(xué)玻璃是指折射率較低，阿貝數(shù)較大；燧石光學(xué)玻璃的折射率較高，而阿貝數(shù)較低。下圖為成都光明廠玻璃材料的分布圖，國(guó)際上還有幾家著名的玻璃材料公司，他們分別是SCHOTT，HOYA，OHARA和SUMTA。
在一般科研領(lǐng)域里面使用K9（SCHOTT對(duì)應(yīng)是BK7）玻璃最為常見(jiàn)，其性能適中，材料加工性能好，價(jià)格相對(duì)便宜，因此最為單透鏡應(yīng)用的首選，也是許多鍍膜元件的基底材料。另外一種是熔融石英JGS1（CORNING對(duì)應(yīng)是7980），由于這種材料的穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)小，在大功率激光器里普遍使用，但其價(jià)格也是比較貴的，尤其是尺寸超大的時(shí)候。
光學(xué)透鏡的鍍膜對(duì)使用具有哪些影響呢？
一般情況下，當(dāng)光線由一種物質(zhì)進(jìn)入不同傳遞物質(zhì)時(shí)（如空氣進(jìn)入光學(xué)玻璃），將會(huì)有5%的光被反射掉。在一個(gè)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)中，由于有許多透鏡和折射鏡的存在，使得整個(gè)系統(tǒng)的綜合透射率只能有50%或者更低。
因此，人們?cè)诠鈱W(xué)透鏡的表面鍍上單層增透膜（一般是MgF2）或多層增透膜，單層增透膜可使反射減少至1.5%，多層增透則可讓反射率低至0.25%，這樣就可以大幅度提高這個(gè)系統(tǒng)在某一特定波段的光學(xué)透過(guò)率。
通?？梢酝ㄟ^(guò)鏡片上反射的顏色來(lái)判斷該光學(xué)透鏡是鍍了什么膜層，鍍了單層增透膜的鏡片通常是藍(lán)紫色或是紅色，鍍多層增透膜的鏡片則呈淡綠色或暗紫色。
透鏡的應(yīng)用：
VR虛擬現(xiàn)實(shí)、照相機(jī)、放大鏡、投影儀、光學(xué)成像、天文觀測(cè)、科學(xué)研究、軍事工業(yè)、手機(jī)外置鏡頭、攝影鏡頭、遠(yuǎn)心鏡頭、紅外鏡頭、準(zhǔn)直鏡頭、軍工鏡頭等高端鏡頭 。
激埃特?fù)碛蟹浅ＸS富的常規(guī)光學(xué)透鏡產(chǎn)品線，平凸透鏡、雙凸透鏡、平凹透鏡、雙凹透鏡、膠合透鏡、彎月透鏡消色差透鏡。激埃特經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不斷的努力鉆研，對(duì)于光學(xué)透鏡領(lǐng)域的技術(shù)達(dá)
到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，對(duì)于H-ZLAF、H-LAF 、H-LAK、 D-ZK 、H-FK等易腐蝕材料已能批量生產(chǎn)。
透鏡是用透明物質(zhì)制成的表面為球面一部分的光學(xué)元件，鏡頭是由幾片透鏡組成的，有塑膠透鏡（plastic）和玻璃透鏡（glass）兩種，玻璃透鏡比塑膠貴。通常攝像頭用的鏡頭構(gòu)造有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等，透鏡越多，成本越高。因此一個(gè)品質(zhì)好的攝像頭應(yīng)該是采用玻璃鏡頭的，其成像效果要比塑膠鏡頭好，在天文、軍事、交通、醫(yī)學(xué)、藝術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
透鏡概念簡(jiǎn)要介紹
透鏡可廣泛應(yīng)用于安防、車戴、數(shù)碼相機(jī)、激光、光學(xué)儀器等各個(gè)領(lǐng)域，隨著市場(chǎng)不斷的發(fā)展，透鏡技術(shù)也越來(lái)越應(yīng)用廣泛。
（lens)透鏡是根據(jù)光的折射規(guī)律制成的。透鏡是由透明物質(zhì)（如玻璃、水晶等）制成的一種光學(xué)元件。透鏡是折射鏡，其折射面是兩個(gè)球面（球面一部分），或一個(gè)球面（球面一部分）一個(gè)平面的透明體。它所成的像有實(shí)像也有虛像。
凸透鏡：中間厚，邊緣薄，有雙凸、平凸、凹凸三種；
凹透鏡：中間薄，邊緣厚，有雙凹、平凹、凸凹三種。
薄透鏡為一種中央部分的厚度和其兩面的曲率半徑相比為很大的透鏡。初期，照相機(jī)只裝有一個(gè)凸透鏡的鏡頭，故稱為“單透鏡”。隨著科技日益發(fā)展，現(xiàn)代鏡頭均有若干不同形式和功能的凸凹透鏡組成一個(gè)會(huì)聚的透鏡，稱為“復(fù)式透鏡”。復(fù)式透鏡中之凹透鏡起校正各種象差的作用。
光學(xué)玻璃具有透明度高、純潔、無(wú)色、質(zhì)地均勻，且有良好的折光能力，故為鏡頭生產(chǎn)的主要原料。由于化學(xué)成分和折射率不同光學(xué)玻璃有：
1．火石玻璃--在玻璃成分中加入氧化鉛，以增加折射率（1.8804）
2．冕牌玻璃--在玻璃成分中加入氧化鈉和氧化鈣制成，以減低其折射率（鋇冕玻璃的折射率為1.7055）
3．鑭冕玻璃--為所發(fā)現(xiàn)的品種，它具有折射率高，色散率低的優(yōu)良特性，為創(chuàng)造大口徑的高級(jí)鏡頭提供了條件。
透鏡是組成顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的最基本的光學(xué)元件，物鏡、目鏡及聚光鏡等部件均由單個(gè)和多個(gè)透鏡組成。依其外形的不同，可分為凸透鏡(正透鏡)和凹透鏡(負(fù)透鏡)兩大類。
當(dāng)一束平行于主光軸的光線通過(guò)凸透鏡后相交于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱“焦點(diǎn)”，通過(guò)焦點(diǎn)并垂直光軸的平面，稱“焦平面”。焦點(diǎn)有兩個(gè)，在物方空間的焦點(diǎn)，稱“物方焦點(diǎn)”，該處的焦平面，稱“物方焦平面”；反之，在像方空間的焦點(diǎn)，稱“像方焦點(diǎn)”，該處的焦平面，稱“像方焦平面”。
光線通過(guò)凹透鏡后，成正立虛像，凸透鏡則成倒立實(shí)像。實(shí)像可在屏幕上顯現(xiàn)出來(lái)，而虛像不能。
透鏡分類
凸透鏡
凸透鏡是中央較厚，邊緣較薄的透鏡。凸透鏡具有會(huì)聚光線的作用，所以也叫“會(huì)聚透鏡”、“正透鏡”（可用于遠(yuǎn)視與老花鏡）。此類透鏡可分為：
a.雙凸透鏡——是兩面凸的透鏡；
b.平凸透鏡——是一面凸、一面平的透鏡；
c.凹凸透鏡——為一面凸，一面凹的透鏡。
凸透鏡成像規(guī)律是指物體放在焦點(diǎn)之外，在凸透鏡另一側(cè)成倒立的
凸透鏡成像原理
實(shí)像，實(shí)像有縮小、等大、放大三種。物距越小，像距越大，實(shí)像越大。物體放在焦點(diǎn)之內(nèi)，在凸透鏡同一側(cè)成正立放大的虛像。物距越小，像距越小，虛像越小在光學(xué)中，由實(shí)際光線匯聚成的像，稱為實(shí)像，能用光屏呈接；反之，則稱為虛像，只能由眼睛感覺(jué)。有經(jīng)驗(yàn)的物理老師，在講述實(shí)像和虛像的區(qū)別時(shí)，往往會(huì)提到這樣一種區(qū)分方法：“實(shí)像都是倒立的，而虛像都是正立的?！彼^“正立”和“倒立”，當(dāng)然是相對(duì)于原物體而言。
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