‘壹’ 自聚焦透镜的特点
自聚焦透镜简介 自聚焦透镜又称梯度折射率透镜,是指其内部的折射率分布沿径向逐渐减小的柱状光学透镜,具有聚焦和成像功能。
由于梯度折射率透镜具有端面准直、耦合和成像特性,加上它圆柱状小巧的外形特点,可以在多种不同的微型光学系统中使用更加方便。并在集成光学领域如微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪等设备有着广泛的应用。
梯度折射率透镜是光通讯无源器件中必不可少的基础元器件。应用于要求聚焦和准直功能的各种场合,被分别使用在光耦合器、准直器、光隔离器、光开关、激光器等方面。
1.1 自聚焦透镜的特点
当光线在空气中传播遇到不同介质时,由于介质的折射率不同会改变其传播方向。传统透镜是通过控制透镜表面的曲率,利用产生的光程差使光线汇聚成一点。
自聚焦透镜与普通透镜的区别在于,自聚焦透镜材料折射率的分布沿径向逐渐减小,能够使沿轴向传输的光产生连续折射,从而实现出射光线平滑且连续的汇聚到一点。
自聚焦透镜利用了梯度变折射率分布沿径向逐渐减小的变化特征,其折射率变化由公式1表述。其折射率分布曲线见图3。
No ………自聚焦透镜中心折射率
r …………自聚焦透镜半径
根号A………自聚焦透镜的折射率分布常数
1.2 光在不同节距自聚焦透镜中的传播轨迹:
1.3 自聚焦透镜的主要参数
节距:在自聚焦透镜中,光束沿正弦轨迹传播完成一个正弦波周期的长度即称为一个节距。
透镜长度:自聚焦透镜透镜两端中心轴线间的距离。
折射率分布常数(根号A):自聚焦透镜的折射率沿径向分布常数。
数值孔径(N.A.):
n…………入射光所在介质的折射率
am……… 入射光线的最大孔径角
1.4 自聚焦透镜的应用原理
聚焦:根据自聚焦透镜的传光原理,对于1/4节距的自聚焦透镜,当从一端面输入一束平行光时,经过自聚焦透镜后光线会汇聚在另一端面上。这种端面聚焦的功能是传统曲面透镜所无法实现的。如下图5所示:
准直:准直是聚焦功能的可逆应用。根据自聚焦透镜的传光原理,对于1/4节距的自聚焦透镜,当汇聚光从自聚焦透镜一端面输入时,经过自聚焦透镜后会转变成平行光线。如下图6所示:
自聚焦透镜是光纤通讯无源器件中必不可少的基础器件,应用于要求有聚焦和准直功能的各种场合,如:准直器、耦合器、光隔离器、光开关、波分复用器等等。例如图7中两个自聚焦透镜分别用做准直和聚焦,这样我们可在两个自聚焦透镜之间加入多种光学器件,例如:滤波片、偏振片、法拉第旋光器等等,来构成多种光学无源器件。
耦合聚焦:由于自聚焦透镜可以通过端面完成聚焦功能,加之其简单的圆柱外型,使得它在进行光能量连接及转换中有着很广泛的用途。例如:光纤和光源、光纤和光电探测器以及光纤和光纤之间的耦合等等。
图8中表示L1为光源或光纤到自聚焦透镜端面的距离,Z为自聚焦透镜的长度,L2为自聚焦透镜端面到光纤的距离。为了使光源或光纤发出的光经过自聚焦透镜聚焦后能够有效地耦合进光纤,需要调节L1 和L2的距离来达到最佳耦合效率。但是,在实际耦合过程中,耦合效率要小于其理论值,其原因是耦合效率与器件的结构和使用方法有直接的关系。
单透镜成像:自聚焦透镜除具备一般曲面透镜的成像功能外还具有端面成像的特性。对于P/2节距的自聚焦透镜,其端面成像机理如图9所示:
根据这一成像原理,采用P/2的整数倍长透镜可以实现显微摄像系统中端面到端面的像中继传输。因此低色差的自聚焦透镜在各种医用内窥镜及工业内镜中作为物镜和中继透镜得到了越来越广泛的应用。
自聚焦透镜阵列成像:当采用球面透镜组合传送大幅图象时,目的是为了得到的1∶1的像,但是其共轭距一般是焦距的4倍。通过使用自聚焦透镜阵列,可大大缩短共轭距,使整个器件尺寸小型化;另一方面成直线排列的自聚焦透镜阵列在整条直线上的成像分辨率相同,而整个视场的传递函数值比较均匀,大大提高成像质量,同时克服了普通球面透镜在透镜外围成像的分辨率和清晰度比中心低,以及组合装配工作复杂的缺点。因此自聚焦透镜阵列成为复印机、传真机、扫描仪等仪器设备的重要器件。
‘贰’ 透镜对光的作用
历史上对透光镜的描述,最早见于隋唐之际王度的《古镜记》,北宋沈括在《梦溪笔谈》中提到透光镜,并推测了其原理和制作方法。在此后的几百年中,通过中外学者的不懈努力,终于在20世纪的70年代,弄清了其中的奥秘。发生这种现象是由于在铸造冷却和加工研磨过程中产生的应力,使镜面产生了与镜背纹饰相应的起伏不平,这种现象目测是很难察觉的,更没有手感。当光线照射时,通过光程放大,平整处是折射光,拱起处是漫反射,镜面与文字线条相应不均匀,产生了与镜背花纹相应的效果,导致了类似透光的效果。
中外学者的几种观点
金属不会透光,为什么这种叫做透光镜的铜镜,当太阳光对着镜面,反射光照到墙上,却会出现镜背的花纹呢?它又是怎样制造出来的呢?
国内外学者提出种种假设,归纳一下,不外是两种观点:
一.
镜面各点由于组织结构或成分不同,对光的反射率也不同,因而产生明暗不同的亮影;
二.
镜面各点由于凹凸曲率不等,对光的反射情况不一致,因而产生明暗不同的亮影。
如果观察镜面组织确实可发现与镜的厚薄有一定的关系。镜体薄处(无纹饰)晶粒细,没有明显的α初晶;厚处(镜背有纹饰)晶粒粗,有明显的α初晶。这种镜面组织上的差异是不是古镜透光的原因呢?西汉透光镜表面有一层白亮的薄膜,把整个镜面盖住,即镜面上原来这些组织结构的差异都被这层薄膜盖住了,在阳光下显不出来。由此可见西汉透光镜的透光与镜面组织无关。
为了进一步弄清楚镜面组织的差异与透光现象的关系,在自制的透光镜的镜面上,涂一层透明的硫化锌,再涂上一层金,结果仍有透光效应。若用真空镀膜的办法,在自制“透光镜”的镜面上涂一层铝或银,也显示透光效果。再说如果因厚薄不同造成组织晶粒的差异,而会发生透光现象,那么凡是有厚薄差别甚至差别越大,透光效果也就越好。但实际上,几乎所有的古铜镜,镜背都有凸起的纹饰,特别是唐镜,有的厚薄差别极大,然而这麼大量的铜镜都没有透光现象。所以这种解释不符合实际情况。
那么,西汉透光镜的透光是不是由于镜面的凹凸曲率差异而形成的呢?可以认为日本的魔镜是由于镜面的凹凸曲率差异而透光的,西汉透光镜的透光与日本魔镜的效果并不相同。日本魔镜在反射光时其图像只是在较短距离内的屏幕上才显示得比较清楚,超过某个距离,反映的图像就模糊;而西汉透光镜随着反射距离的增加,图像的亮度虽然逐渐减弱,明暗部分却逐渐增大。还有,有些魔镜反射图像是空心的,也就是图案的边缘是一条明亮的线,中心仍旧是暗的。而所有西汉透光镜所反射的图像都是明亮的实心。
从上海博物馆收藏的几面透光镜来看,它们的共同特点是:
一.
镜体周围有既阔且厚的边:
二.
镜体非常薄,仅有0.5~0.9毫米;
三.
镜面微凸,镜背与镜面曲率相应,除纹饰处外,整个铜镜厚度比较均匀;
四.
镜背有凸起的环向布置的纹饰,而没有垂直于圆周幅状凸起的线条。
残余应力是铜镜透光的基本因素
正由于西汉透光镜有前述的这些特征,又由于铜镜在铸造过程中镜体较薄,冷得快;镜环较厚,泠得慢,当镜环还在冷凝收缩时,镜体已经凝固并具有一定的刚性。这时镜环的收缩对镜体起了紧箍的作用。同时,已经凝固的镜体,也对镜环起了一个支撑的作用。铜镜冷定后,镜体与镜环的作用力和反作用力的关系如图二所示。
镜体在受到径向压力P和弯矩M(M=RMt)的作用时,在镜体内产生残余应力。由于镜体是一凸面体,在残余应力作用下,镜体有拱起的趋势。不过镜体有一定的刚度,只有当镜体磨薄到一定的程度,抗弯的刚度已显着降低时,这种径向压力和弯矩的作用,才使镜体变形而明显地向镜面一边拱起。镜体各处的厚薄不相同(有纹饰处较厚,无纹饰处较薄,薄处的刚度比厚处小,镜体在拱起时,薄处变形就比厚处大,也就是薄处的凸起程度比厚处大。这就形成了透光镜镜面各处不同程度凸起的全凸镜面。铜镜在磨研时,镜体各处的刚度以不同的速率在不断降低,镜体各处变形的差别越来越大。镜面曲率的差异也愈来愈显着,变成越磨越不平的镜子。镜面的这种曲率差异与镜背的纹饰相对应,因此在阳光照射下反映出的明暗相间的图像正是镜背的图像。图三为镜面局部放大的示意图。
采用雷射光干涉法所摄的照片(the
laser
interfero-picture),可进一步证明以上的观点。透光镜的镜面是一个全凸面,对应镜背无纹饰处的镜面曲率半径较小,有纹饰处镜面曲率半径较大。实际上曲率所造成的势高差异实在太小,起伏仅有几个微米,肉眼根本无法察觉,只有通过光程放大之后,在反射图像中才能看到。从图三中可见,有铭文的厚处曲率较小,没有铭文的薄处曲率较大。当平行光照射到镜面时,曲率比较大的地方反射光较分散,在屏幕上的投影就比较暗,曲率比较小的地方反射光较集中,比较周围曲率大的镜面反射光,投影就比较亮,因此反射图像中有较亮的实心字迹花纹显现出来,这就是透光的奥秘。
日本魔镜的图像是空心的,原因是它采用了刮磨的方法。字迹的边缘正是厚薄交界的地方,刮磨时受力最大,在镜面上会产生相应的凹度,反射光特别集中。由此可见西汉透光镜与日本魔镜都有透光现象,但透光的原理并不完全相同。
在残余应力作用下造成曲率差异使铜镜透光,不仅通过力学理论计算所得的各处曲率与测量相符(计算从略),而且还可用另一试验得到验证。那就是将已磨成的透光镜将它打碎,或把镜环凿去,即将镜环与镜体分离,这样残余应力被释放,就会发现镜体再也不透光了。再有一个简单的试验也可证实上述的观点,就是把透光镜的个别字迹铣去,也就是将较厚处的厚度减少到与薄处一样的厚度。按前述理论分析,被铣薄的地方与原来就较薄的地方都会一样均匀地拱起,曲率变化也将一致,应不再有透光现象了,结果果然如此。
为了进一步证明引起残余应力的弯矩作用效果,可做一个简单的试验。当阳光照射透光镜时,用四指拿住镜环,同时用大姆指镜钮,结果可发现透光的效果更好。
为此又做了另一个试验,把铜镜搁在一个与镜环直径相同的圆环(见图四),在铜钮的中心加一载荷Q,在镜背的厚处和薄处相对的镜面上,分别测出径向和周向的应变值。可以看出这样的情况:随着载荷的增加,薄处的应变值其递增的速率要比厚处快得多。在一个受弯的构件中,应变是随曲率而变化,也就是说应变值的大小直接反映了曲率的大小,应变能测量,通过应变又能计算出应力,由此就能推导出应力和曲率的计算关系。尽管这种加载方式与实际镜体的受载情况不完全相同,但至少可以说是一个附加弯矩的模拟试验,反映了在镜体上受到模拟的残余应力的作用。加载Q以后,铜镜透光效果提高。这样的试验结果直观地反映了在弹性范围内,镜体在弯矩作用下,能使镜体厚处与薄处曲率差异增大,又一次证明了前述的理论分析符合事实。
有人会提出这样的问题,西汉透光镜距今已二千多年了,残余应力能这麼久地保持着而使透光镜仍有透光的效应?经研究,根据金属的物理性能,残余应力会随时间的延续而降低,但过了一段时间以后,残余应力的释放降低到某一数值以后,变化甚微。更重要的是,原在应力作用下的弹性变形,却转化为塑性变形而固定下来,也就是说,已造成的古铜镜的变形及各处的曲率差异都被保存下来。
磨研是铜镜透光的重要环节
既然具有西汉透光镜相同结构的镜坏,都存在铸造残余应力,那么是否所有这些镜坏只要磨薄到一定时候,都有透光效应呢?事实上,同样的镜坏磨法不同,就有透光与不透光之分。例如,磨研时用力不均匀,镜面各处受力就不均匀,各处磨削的程度也就不一样。有的地方已经磨薄到不能再磨时,而另外一些地方还没有磨薄到可以透光的程度,当然就达不到透光的效果。而采取正确的磨研方法,镜面在磨盘上磨研,当镜体的厚薄各处的刚度小到一定程度时,镜面就明显地拱了起来,造成镜面的曲率差异,从而具有了透光效应。
但又发现在透光镜被打碎后,如前所说有些透光镜再也没有透光现象了。但是也有些透光镜打破后,仍有微弱的透光效应。那么,这一事实可说明残余应力的重要作用外,还有别的影响因素。经我们的分析、试验、计算,认为还有一个磨研时造成的附加弹性应力,也能使镜面拱起。
现可简单地用作图法分析一下理想状态磨镜后的结果:铜镣镜坯开始在磨盘上磨研时,铜镜的球面曲率基本上与磨盘一致(见图五),本应磨出与磨盘完全一致、非常规则的球面,磨盘的曲率半径和镜面的曲率半径都该是R。但实际上,磨到一定程度,镜环就翘了起来,或者说镜面凸起来了,此时镜的平均曲率变为r(见图六)。镜弹起时,有纹饰部分较厚,刚性较大,接近原曲率半径R;无纹饰处弯曲起来,曲率半径接近r值,整个镜面曲率不一致,反射光发散度也有了差别,结果就出现了与镜背纹饰相对应的明暗图像,呈现出所谓透光效果。
为了证明磨镜时镜面变形情况,还作了专门的试验,计算出有纹饰处和无纹饰的势高差f(见图七),结果用雷射光干涉法实测的结果基本相符。
西汉透光镜的透光取决于:
一.
它的结构特征;
二.
在它的特定结构下,残余应力的作用;
三.
一定的磨研技术。
这三者相辅相成构成了一个曲率有微小差异的全凸镜,镜面在阳光的照射下,不同的曲率所反射光集中和分散的程度也不一样,其明暗图像正是镜背纹饰的图案,因此造成了所谓透光现象。
毛增滇任教于上海交通大学工程力学系
‘叁’ 海拉5透镜怎么样
您好
海拉5双光透镜拆自最新的a6l,其优点是近光均匀
远光强大。相当于海拉3的升级版..效果还是非常不错的。无论是市区还是郊区,近光还是远光
都足够用了。
加上海拉的品质,一般用到换车透镜坏的几率都微乎其微.所以选择海拉5是个明智的选择
答题不易,赞同请采纳。有疑问请追加,车在北京或者武汉可以私信。粘贴复制请注明出处
有胡子的老汪
‘肆’ 国产双光透镜什么品牌质量好
个人认为国产的其实也分两种
第一种是纯仿造海拉和小糸之类的透镜的..第二种属于正品国产,比如上海小糸透镜 亦或长春海拉工厂所生产的严格上也算是国产..
要是仿造的那种国产的话..什么金刚Q5..无损海拉都是可以的..主要是价格便宜 两百一套
正品国产的话,选择上海的Q5小糸最佳..
‘伍’ 海拉3双光透镜和Q5透镜哪个好
首先要分析您什么车,是否近光用的偏多 还是远光的用的多 市区跑的多还是郊区跑的多?
再决定装海拉3还是Q5的...
大概就是Q5小糸偏近光 近光切线美观 亮度高 宽度好的有优点 至于远光只能说一般..
海拉3的近光比Q5略窄点儿,但是均匀度比Q5小糸好。因为海拉3是麻点镜面 Q5是高清镜面。所以均匀度在近光上来看的话是海拉3好于Q5的..不过整体还是近光Q5好于海拉3
远光Q5就没有可比性了,海拉3是远光的王者...
总结的建议的就是:如果你市区跑基本上近光 那么上Q5 如果夜道走的很多 远光用的多 那么上海拉3
顺便说下 海拉3价格比Q5贵接近一半了 介于之间的透镜么 博士吧....远近中庸而均衡.....
纯手打 粘贴复制请注明:有胡子的老汪
‘陆’ 凸透镜成像的特点是什么凹透镜成像的特点是什么
凸透镜是折射成像,成的像可以是倒立、缩小的实像,倒立、等大的实像,倒立、放大的实像,正立、放大的虚像。
凹透镜成像规律为:当物体为实物时,成正立、缩小的虚像,像和物在透镜的同侧。
(6)上海选择医用透镜的优势在哪里扩展阅读:
1、组成结构
凸透镜亦称为正球透镜,镜片的中间厚,边缘薄,呈凸形,凸透镜对光有汇聚作用。远视眼镜是凸透镜。
凹透镜亦称为负球透镜,镜片的中间薄,边缘厚,呈凹形,凹透镜对光有发散作用。近视眼镜是凹透镜。
2、凸透镜应用
(1)人眼:视网膜上的物像似乎是倒立的,涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。由于视觉错误,人眼认为光是由物体发出并直射入人眼。
(2)照相机:照相机的镜头就是一个凸透镜,要照的景物就是物体,胶片就是屏幕。照射在物体上的光经过漫反射通过凸透镜将物体的像成在最后的胶片上。
3、凹透镜应用
(1)利用凹面镜对光线的会聚作用:太阳灶、台灯、电视卫星天线、雷达。
(2)利用过焦点的光线经反射后成为平行于主轴的平行光:探照灯、手电筒以及各种机动车的前灯灯罩。
(3)还有太阳能焊接机,医用头灯,反射式望远镜。
‘柒’ 伟世通透镜和海拉透镜的差别
海拉透镜是德国进口的,远光超强悍,质量好,伟世通透镜近光犀利,远光绝对比不上海拉,两者之间,海拉的价格是普通的的两倍多。海拉透镜质量更好一些,稳定性高,切线分明,铺路效果好,无斑点。
海拉五双光透镜介绍
车灯是海拉集团公司商品,其售后服务市场部是欧洲地区最高的汽车零件、零配件、确诊和国际服务贸易组织之一,专注于产品研发特种车的常用商品和彻底独立自主的应用技术,比如路面或工业生产照明系统软件,关键擅于汽车前大灯和汽车镜片。
海拉五LED双光透镜车灯,运行速度更快,高亮度白光灯,色度很高,其光亮度是卤素大灯的3到5倍,镜片近光内置断线,断线清楚、直射总宽大;远光灯聚光射程远,照明实际效果极好。但较为晃眼,驾驶时必须妥当应用远光。
总体来说,海拉五双光透镜,聚光性强、照明实际效果极好、更亮、led色温好、平稳且环保节能,是一款很出色的商品,其套服价钱在1800到2五百元。海拉车灯非常值得选购,近百年知名品牌,更可信赖。
‘捌’ 透镜海拉和法雷奥哪个厉害
海拉厉害。
1、光照宽度上海拉是远远强于法雷奥的。
2、海拉的细麻面透镜均匀度上是强于法雷奥的。