[科普中国]-复合透镜

简介

复合透镜（compound lens）是指两个以上的单体透镜构成的透镜。用一片凸透镜的单体透镜也可以聚光，但为使像差尽量小，得到平衡好的清晰像，必须将各种形式及各种光学玻璃的凸透镜和凹透镜组合起来。将这些凹凸单体透镜单独或胶合组成适于各种目的的复合透镜。一般的镜头几乎100%都是复合透镜。1

单体透镜到光学像差的影响。 在许多情况下，通过使用具有互补像差的简单透镜的组合可以在很大程度上补偿这些像差。复合透镜是不同形状的单体透镜的组合，并且由具有不同折射率的材料制成，以相同的轴线彼此排列。

举例及公式最简单的情况是两个透镜相接触：如果焦距f1和f2的透镜，则透镜的组合焦距f由下式表示：

如果两个薄透镜在空气中分开一段距离d，则组合系统的焦距由下式给出

从组合透镜的前焦点到第一透镜的距离称为前焦距（FFL）：

类似地，从组合系统的第二透镜到后焦点的距离是后焦距（BFL）：

由于d趋向于为零，所以焦距将趋向于f值。

如果分离距离等于焦距的总和（ ），则FFL和BFL是无穷大的。 这对应于将平行（准直）光束变换成另一准直光束的一对透镜。 这种类型的系统被称为无焦点系统，因为它不产生光束的净收敛或发散。 这种分离形式的两个镜头形成了最简单的光学望远镜。 虽然系统不会改变准直光束的发散，但它确实会改变光束的宽度。 这种望远镜的放大倍数由下式给出

这是输出光束宽度与输入光束宽度的比值。 注意符号约定：具有两个凸透镜（ ）的望远镜产生负放大倍率，表示反转图像。 凸加凹透镜（ ）产生正放大倍数，图像直立。2

双镜头定义在光学系统中，双体透镜是由两个配对的单体透镜组成的一种镜片。 这种布置允许更多的光学表面，厚度和配方，特别是当透镜之间的空间可以被认为是“元件”时。 随着额外的自由度，光学设计人员有更多的自由度更彻底地纠正更多的光学像差。

特征双体透镜可以有许多形式，尽管大多数商业双体透镜是为了消色差，同时减少球面像差和其他光学像差。透镜由具有不同折射率和不同分散量的玻璃制成。通常，一个元件由冕牌玻璃（光学玻璃的一种）制成，另一个元件由火石玻璃制成。这种组合比单体透镜产生更好的图像。一些现在已经灭绝的三叶虫在他们眼中有自然的双体透镜。复消色差也可以制成双体透镜。

双体透镜可以是空气的间隔，胶合或“上油”。油膜双体透镜将光学流体单独保持在表面张力的位置。在胶合双层中，透镜通过具有机械强度的粘合剂保持在一起，例如光学透明的环氧树脂。由于光学设计需要间隙或因为两个透镜之间的热膨胀差异将不允许粘结，所以有些双体透镜之间不使用粘合剂，依靠外部固定来将它们保持在一起。这些称为“未胶结”，“空气间隔”或“断开接触”双重体。空气间隔双体透镜的亚型是透析器，其设计元件间隔广泛，以节省使用的玻璃量或元件不能粘合，因为它们具有不同的曲率。3

三重透镜三重透镜是由三个单体透镜组成的复合透镜。三重透镜允许镜头设计师克服塞德尔像差。

该术语用于两种方式。 三个透镜可以胶合在一起，如Steinheil三联体或黑斯廷斯三重体。 或者三重透镜可以被设计成具有三个间隔开的玻璃。 前者具有由于较少的气-玻璃界面而具有较高的光通量的优点，但是后者在像差控制方面提供了更大的灵活性，因为内表面并不局限于具有相同的曲率半径。

珠宝商的放大镜通常使用三重透镜。