
【医】 bispherical lens
both; double; even; twin; two; twofold
【化】 dyad
【医】 amb-; ambi-; ambo-; bi-; bis-; di-; diplo-; par
【化】 spherical lens
双球面透镜(Bispherical Lens)是一种常见的光学元件,其两个表面均为球面。这种设计通过两个球面曲率半径的组合,实现对光线的聚焦、发散或像差矫正。以下是其详细解释:
结构特征
双球面透镜的两个折射面均为球面,曲率半径可相同或不同(凸-凸、凸-凹或凹-凹)。例如,平凸透镜(一平一凸)不属于此类,而双凸透镜(如显微镜物镜)和双凹透镜(如扩束器)是典型代表。
来源:《光学设计手册》(Handbook of Optical Design)
光学功能
来源:美国光学学会(OSA)术语库
曲率半径(R₁, R₂)
两球面的曲率半径决定透镜焦距(f),公式为:
$$ frac{1}{f} = (n-1) left( frac{1}{R_1} - frac{1}{R_2} right) $$
其中 ( n ) 为透镜材料折射率。
来源:ISO 10110光学制图标准
材料选择
常用光学玻璃(如BK7、SF11)或树脂,折射率和色散系数影响色差矫正能力。
来源:《应用光学原理》(Principles of Applied Optics)
成像系统
来源:SPIE(国际光学工程学会)论文集
激光光学
双凸透镜用于激光束聚焦(如光纤耦合),双凹透镜用于扩束或准直。
来源:激光光学设计指南(Laser Focus World)
特性 | 双球面透镜 | 非球面透镜 |
---|---|---|
加工成本 | 较低(球面研磨工艺成熟) | 较高(需精密模压或车削) |
像差矫正 | 需多片组合矫正高级像差 | 单一片可大幅减少球差、畸变 |
适用场景 | 常规成像、低成本系统 | 高端相机、VR头显、航天光学 |
来源:光学工程期刊(Optical Engineering)
(注:链接为相关权威机构官网,可检索具体文献或标准全文。)
双球面透镜是指由两个共轴球面构成的透镜,其通光孔径内的两个表面均为球面结构。根据曲率方向的不同,主要分为以下两种类型:
一、结构分类
双凸透镜
两个表面均为向外凸出的球面,中央厚度大于边缘厚度。这种透镜对光线起会聚作用,属于会聚透镜,焦距为正值。
双凹透镜
两个表面均为向内凹陷的球面,中央厚度小于边缘厚度。其作用为发散光线,属于发散透镜,焦距为负值。
二、成像公式
球面透镜的成像规律遵循公式:
$$
frac{1}{u} + frac{1}{v} = frac{1}{f}
$$
其中:
三、光学特性
双球面透镜的折射能力取决于曲率半径和材料折射率。实际应用中需注意球差问题,即不同入射角的光线可能无法聚焦于同一点,需通过组合透镜优化。
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