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透鏡(lens)是一種將光線聚合或分散的設備，通常是由一片玻璃構成，但用於其他電磁輻射的類似設備通常也稱為透鏡，例如：由石蠟製成的微波透鏡，用玻璃、樹脂或水晶等透明材料製成的放大鏡、眼鏡等，也都是透鏡。

• 透鏡有兩類，中間厚邊緣薄的叫凸透鏡，中間薄邊緣厚的叫凹透鏡，比球面半徑小許多的透鏡叫薄透鏡，薄透鏡的幾何中心叫透鏡的鏡心。
• 透鏡並不一定是固定形狀,使用滿足要求的材料來製作可以改變形狀的透鏡可以提高清晰度,景深,不過通過使用鏡頭組也能達到相同的效果,就如澳大利亞攝影師吉姆·弗雷澤(Jim Frazier)做的那樣,這樣做是等效的。
• 如果你有適合形狀的殼來封存潔淨的可增減的水,那就能做到。
• 透鏡是依據兩個光學表面的曲度來分類，雙凸透鏡（或是凸透鏡）的兩面都是突起的，換言之，一個透鏡的兩面都是凹陷的稱為雙凹透鏡（凹透鏡）。
• 如果有一個表面是平坦的，這個透鏡稱為平凸透鏡或平凹透鏡，要由另一個表面的曲度來決定。
• 透鏡的一個表面凸起，另一個表面凹陷，稱為凸凹透鏡，新月透鏡。（通常，新月透鏡泛指所有形式的凸凹透鏡。）
• 透鏡是用透明物質製成的表面為球面一部分的光學元件，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造有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等，透鏡越多，成本越高。
• 一個品質好的攝像頭應該是採用玻璃鏡頭的，其成像效果要比塑膠鏡頭好，在天文、軍事、交通、醫學、藝術等領域發揮着重要作用。
• 透鏡可廣泛應用於安防、車載、數碼相機、激光、光學儀器等各個領域，隨着市場不斷的發展，透鏡技術也越來越應用廣泛。
• （lens）透鏡是根據光的折射規律製成的。
• 透鏡是由透明物質（如玻璃、水晶等）製成的一種光學元件。
• 透鏡是折射鏡，其折射面是兩個球面（球面一部分），或一個球面（球面一部分）一個平面的透明體。
  • 它所成的像有實像也有虛像。

透鏡的原理

• (一)光的折射:
• A、光速的變化：(1)光在真空中的速率為3×108 m／s，或3×105 km／s。(2)光在不同介質速率快慢：真空＞氣體(空氣)＞液體(水)＞固體(玻璃)。(3)當光線從一介質進入另一介質時，在界面的地方，因為速率改變，造成進行方向產生偏折，此種現象稱為光的折射。(4)原因：光在不同介質中速率不同。
• B、 折射定律：(1)入射線、法線、折射線在同一平面上，且入射線、折射線分別在法線的兩側。(2)光從速度快的介質傳播至慢的介質，折射線偏向法線，折射角小於入射角。(3)光從速度慢的介質傳播至快的介質，折射線偏離法線，折射角大於入射角。
• C、 光的行進路線：略
• D、 折射的實例：(1) 插入水中的筷子，看起來向從水面上折成兩截（向上折）。(2)杯底放置銅板，當杯中加滿水後，銅板看起來似乎上浮。(3) 海面上或沙漠中，由於空氣密度不一致，會發生海市蜃樓的現象。(4)隔著火焰看物體，由於冷熱空氣密度不均勻，會有晃動的感覺。(5)由於大氣層折射，因此日出比實際時間稍早；日落比實際時間稍晚。
• E、 注意事項：(1) 光從一介質垂直入射至另一介質，入射角＝0度，因此折射角＝0度，入射線和折射線、法線相重疊，因此垂直入射至另一介質，光不發生偏折。(2) 不論入射線或折射線，光在速度較快的介質中將會偏離法線, 光在速度較慢的介質中將會偏向法線。(3) 光在折射時頻率不變，僅波長發生改變。

(二)透鏡的折射：

• A、 種類：
  • (1) 凸透鏡（會聚透鏡）：中間的鏡片較邊緣的鏡片厚; 有雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡。
  • (2) 凹透鏡（發散透鏡）：中間的鏡片較邊緣的鏡片薄; 有雙凹透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡。
• B、 凸透鏡的成像：
  • (1) 平行主軸的光折射後經過焦點。
  • (2) 通過焦點的光，折射後平行主軸。
  • (3) 通過鏡心的光不折射。
• C、 凹透鏡的成像性質：
  • (1) 平行主軸的光，折射後瞄準自己的焦點發散出去。
  • (2) 瞄準對面焦點的光，折射後平行主軸。
  • (3) 通過鏡心的光不折射。
• D、 成像的特徵：
  • (1) 物體愈靠近焦點，成像愈大，像距愈遠。
  • (2) 眼睛能看到實像，也能看到虛像；紙屏（光屏）只能找到實像。
  • (3) 眼睛見到虛像必須從透鏡中才能看到。
  • (4) 凸透鏡的成像性質和凹面鏡的成像性質類似； 凹透鏡的成像性質和凸面鏡的成像性質類似。
  • (5) 凸透鏡鏡可以產生實像或虛像；凹透鏡只能有虛像; 凸透鏡的虛像必為放大正立虛像；且必在物後（不一定在焦點後）。
  • (6) 凹透鏡的虛像必為縮小正立虛像；且必在物前（一定在焦點內）。
  • (7) 實像及虛像的分界點：焦點。 正立及倒立的分界點：虛實; 放大及縮小的分界點：兩倍焦距位置（2F）。
  • (8) 實像一定倒立，虛像一定正立。

透鏡在日常生活或商業的應用

• 第一ˎ 在人體紅外感應器中的作用:
• 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產生一個交替變化的“盲區”和“高靈敏區”，以提高它的探測接收靈敏度。
• 當有人從透鏡前走過時，人體發出的紅外線就不斷地交替從“盲區”進入“高靈敏區”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈衝形式輸入，從而增強其能量幅度。
• 菲涅爾透鏡作用有兩個：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射（反射）在PIR上，第二個作用是將探測區域內分為若干個明區和暗區，使進入探測區域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產生變化熱釋紅外信號。
• 簡單的說就是在透鏡的一側有等距的齒紋，通過這些齒紋，可以達到對指定光譜範圍的光帶通(反射或者折射)的作用。
• 傳統的打磨光學器材的帶通光學濾鏡造價昂貴。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。
• 菲涅爾透鏡與日常生活: 典型的例子就是PIR。 PIR廣泛的用在警報器上。如果你拿一個看看，你會發現在每個PIR上都有個塑料的小帽子。
  • 這就是菲涅爾透鏡。
  • 小帽子的內部都刻上了齒紋。
  • 這種可以將入射光的頻率峰值限製到10微米左右（人體紅外線輻射的峰值）。可以把透過窄帶乾涉濾光鏡的光聚焦在矽光電二級探測器的光敏面上。
• 第二ˎ 在相機對焦屏中的作用:
• 現在的相機對焦屏都是磨砂毛玻璃，其優點是明亮和亮度均勻。
• 對焦不准時，在對焦屏上的成像是不清晰的。
• 為了配合更精確地對焦，一般在對焦屏中央裝有裂像和微棱環裝置， 當對焦不准時，被攝體在對焦屏中央的像是分裂成兩個圖像，當兩個分裂的圖像合二為一時，表明對焦準確了。
• 第三ˎ在LED聚光燈中的作用:
• 菲涅爾透鏡用於 LED 光源，起到增加光效，提高亮度的效果。
• 相對於同一透鏡與 LED 燈、焦距不同、距離不同，何任意設定出射光角度，單顆燈或多顆陣列 LED 燈均可根據需求設計。
• 適用於 LED 投光燈、七彩投光燈、照明燈、景觀燈、信號燈、各種燈具。
• 第三ˎ菲涅爾透鏡在LED聚光燈中的作用:
• 第四ˎ在後視廣角鏡中的作用:
• 菲涅爾透鏡廣角鏡適用於卡車、家用兩廂車巴士、四輪驅動越野車等這些沒有“尾巴”的車輛，經常不知道車後“藏”著什麼東西。
• 這款透鏡採用獨特的菲涅爾透鏡技術，它只需貼在後車窗的內側，便可為駕駛員提供大角度的視野看到原先看不到的盲區上的障礙物，增加後視範圍。
• 第五ˎ在聚光太陽能板電池中的作用:
• 聚光光伏透鏡是第三代高聚光光伏太陽能發電的核心部件之一，作為精密的光學器件，可使太陽能電池板提高數倍的發電量。
• 第六ˎ在放大領域作用:
• 菲涅爾放大鏡，這是一個超薄的放大鏡。
• 用透明有機玻璃（當然也可以用更多的材料）製成的。用PVC製成的菲涅爾放大鏡，最小的厚度可以在0.45mm~0.90mm之間， 與一般的放大鏡不同，它的表面佈滿了微小的條紋，在它旋渦狀條紋中包含著許多凸透鏡（簡稱圓環狀），使得穿過它的光線彎曲即產生衍射現象，從而形成放大的影像。
• 第七ˎ應用於交通信號燈:
• 由於大功率LED的普及，使用單科或幾顆LED做光源，菲涅爾透鏡配合微陣列透鏡做發光體取代多顆LED做光源構成交通信號燈已成為行業發展的趨勢。目前已在世界多個國家投入使用。
• 第八ˎ應用於3D/VR眼鏡：
• 為了3D透鏡能更薄更輕，部分3D眼鏡使用了菲涅爾透鏡。
• 這款透鏡與普通透鏡的曲率一致，但其一面刻錄了大小不一的螺紋。因為光束是從不同角度射到晶狀體上的， 所以會感覺眼睛與事物的距離較遠，而事實上距離並沒有那麼遠。使用菲涅爾透鏡3D眼鏡意味著你需要做出一定的犧牲。
• 你可以製作出多螺紋透鏡，從而能看到更清晰的圖像。

参考來源

https://www.control-optics.com/product/optical-lenses?lang=tw 原圖鏈接