Линзы и их применение в работе со светом
В отличие от призматических и других рассеивателей линзы в осветительных приборах практически всегда применяются для точечного освещения. Как правило, оптические системы с применением линз состоят из рефлектора (отражателя) и одной или нескольких линз.
Собирающие линзы
Собирающие линзы направляют свет от расположенного в фокальной точке источника в параллельный пучок света. Как правило, они применяются в осветительных конструкциях вместе с отражателем. Отражатель направляет световой поток в виде луча в нужном направлении, а линза — концентрирует (собирает) свет. Расстояние между собирающей линзой и источником света обычно варьируется, что позволяет регулировать угол, который нужно получить.
Система из и источника света и собирающей линзы (слева) и аналогичная система из источника и линзы Френеля (справа). Угол светового потока можно менять путем изменения расстояния между линзой и источником света.
Линзы Френеля
Линзы Френеля состоят из отдельных примыкающих друг к другу концентрических колецевидной формы сегментов. Свое название они получили в честь французского физика Огюстена Френеля, впервые предложившего и реализовавшего на практике такую конструкцию в осветительных приборах маяков. Оптический эффект от таких линз сопоставим с эффектом использования традиционных линз схожей формы или кривизны.
Однако линзы Френеля обладают рядом преимуществ, из-за которых они находят широкое применение в осветительных конструкциях. В частности, они значительно тоньше и дешевле в изготовлении по сравнению с собирающими линзами. Этими особенностями не преминули воспользоваться дизайнеры Франсиско Гомес Пас и Паоло Риццатто в работе над ярким и волшебным модельным рядом Luceplan Hope.
Выполненные из легкого и тонкого поликарбоната, «листы» Hope, как их называет Гомес Паз, представляют собой не что иное, как тонкие и большие рассеивающие линзы Френеля, создающие волшебное, искристое и объемное свечение за счет покрытия поликарбонатной пленкой, текстурированной микропризмами.
Паоло Риццатто так описал проект:
«Почему хрустальные люстры потеряли свою актуальность? Потому что слишком дороги, очень сложны в обращении и производстве. Мы же разложили саму идею на составляющие и осовременили каждую из них».
А вот что рассказал по этому поводу его коллега:
«Несколько лет назад наше внимание привлекли чудесные возможности линз Френеля. Их геометрические особенности позволяют получить те же оптические свойства, что и у обычных линз, но на абсолютно плоской поверхности лепестков.
Однако применение линз Френеля для создания подобных уникальных продуктов, сочетающих в себе великолепный дизайнерский проект с современными технологическими решениями, встречается все же нечасто.
Широкое применение такие линзы нашли в освещении сцен прожекторами, где они позволяют создать неравномерное световое пятно с мягкими краями, отлично смешиваясь с общей световой композицией. В наше время они также получили распространение и в архитектурных схемах освещения, в тех случаях, если требуется индивидуальная регулировка угла света, когда расстояние между освещаемым объектом и светильником может меняться.
Оптические показатели линзы Френеля ограничены так называемой хроматической аберрацией, образующейся на стыках ее сегментов. Из-за неё на краях изображений предметов появляется радужная кайма. Тот факт, что кажущаяся недостатком особенность линзы была превращена в достоинство в очередной раз подчеркивает силу новаторской мысли авторов и их отношение к деталям.
Осветительная конструкция маяка, в которой применяются линзы Френеля. На снимке хорошо видна кольцевая структура линзы.
Проецирующие системы
Проецирующие системы состоят либо из эллиптического отражателя, либо из сочетания параболического отражателя и конденсора, направляющего свет на коллиматор, который может также быть дополнен оптическими аксессуарами. После чего свет проецируется на плоскость.
Системы прожекторов: равномерно освещенный коллиматор (1) направляет световой поток через систему линз (2). Слева — параболический отражатель, с высоким показателем светоотдачи, справа — конденсор, позволяющий добиться высокой разрешающей способности.
Размер изображения и угол света определяется особенностями коллиматора. Простые шторки или ирисовые диафрагмы, формируют световые лучи разных размеров. Контурные маски могут использоваться для создания различныз контуров луча света. Проецировать логотипы или изображения можно с помощью гобо-линзы с нанесёнными на них рисунками.
Различные углы света или размер изображения может выбираться в зависимости от фокусного расстояния линз. В отличие от осветительных приборов с применением линз Френеля, здесь представляется возможным создать световые лучи с четкими контурами. Мягких контуров можно достичь смещением фокусировки.
Примеры дополнительных аксессуаров (слева направо): линза для создания широкого светового луча, скульптурная линза, придающая лучу овальную форму, канавчатый дефлектор и «сотовая линза», уменьшающая слепящий эффект.
Ступенчатые линзы преобразуют световые лучи таким образом, что они находятся где-то между «ровным» светом линз Френеля и «жестким» светом плоско-выпуклой линзы. У ступенчатых линз сохранена выпуклая поверхность, однако со стороны плоской поверхности сделаны ступенчатые углубления, образующие концентрические круги.
Лицевые части ступеней (подступени) концентрических кругов часто светонепроницаемы (либо закрашены, либо имеют выщербленную матовую поверхность), что позволяет отсечь рассеянное излучение лампы и сформировать пучок параллельных лучей.
Прожекторы с линзой Френеля формируют неравномерное световое пятно с мягкими краями и слабым ореолом вокруг пятна, благодаря чему легко смешиваются с другими источниками света, создавая естественную световую картину. Именно поэтому прожекторы с линзой Френеля используются в кино.
Свет от прожектора, оснащенного линзой Френеля.
Прожекторы с плосковыпуклой линзой по сравнению с прожекторами с линзой Френеля формируют более равномерное пятно с менее выраженным переходом на краях светового пятна.
Свет от прожектора, оснащенного плосковыпуклой линзой.
Подписывайтесь на наш блог, чтобы узнать новое об устройстве светильников и светодизайне.
Читайте также:
Би-линзы — принцип работы и почему стоит их использывать
Многие автомобилисты сталкиваются с проблемой плохого света, а бывает такое, что его вовсе нет. Автомобильный свет — это залог безопасного и комфортного управление автомобилем. Вы наверняка согласитесь, что комфортно ездить с хорошим светом, видеть что происходит впереди Вашего автомобиля и быть готовым к любым препятствиям на дороге.
Команда Car Light Design подготовила для Вас полезную информацию о модернизации Ваших фар на автомобиль. Мы расскажем что такое линза, какие виды бывают и для чего они нужны. Многие считают, что биксеноновые линзы — это плохо, генератор страдает, проводка и вообще пустая трата денег. Тогда эта статья не для Вас. Если Вы устали от плохого света на дорожном покрытии, тогда Вам именно к нам, эта информация для Вас.
Единственным оптимальным вариантом для улучшения качества светового потока на дорожном покрытии является установка биксеноновых линз в автомобильные фары. По сравнению с галогенными фарами, биксеноновые линзы обеспечивают однородный, мощный и целенаправленный луч света. Кроме того, что после перехода с галогеновой оптики на биксеноновую получаете качественный, правильно сфокусированный свет, так биксеноновые линзы еще намного экономичнее стандартных галогенных лампочек. Большинство думают, что галогеновая лампочка потребляет меньше энергии и имеет температурный режим гораздо ниже чем ксенон, но это абсолютное заблуждение! Вольфрамовая нить находиться в постоянном нагреве, ксеноновая лампа работает за счет разогретого газа внутри лампы, поэтому температура ксеноновый лампы меньше в разы галогеновой лампы.
Что такое би-линзы?
Би-линзы – современное решение в мире авто оптики. Основным преимуществом би-линз является абсолютно ровная световая линия на дорожном покрытии, отсутствует искривление излучения света которое ослепляет участников движения.
Ранее мы рассказывали в чем отличие моно линз от биксеноновых линз, биксеноновая линза имеет две функции — ближний свет и дальний свет. Дальний свет при этом правильно сконцентрирован впереди автомобиля за счет модуля линзы.
В наши дни мы можем видеть довольно много автомобилей с установленными заводскими модулями линз. Это могут быть моно линзы — галогеновые, ксеноновые. Так же встречаются би-линзы, правда они в основном ксеноновые. Конечно же есть линзы нового поколения — линзы LED, которые устанавливают на последних моделях Mercedes-Benz, BMW, Range Rover и т.д.
Линзованую систему в авто оптике начали применять в средине 80-х годов. Изначально эту оптику начали устанавливать на Volkswagen, Audi. Со временем эту опцию начали подключать остальные автопроизводители. Заводы производители понимали, что модули линзы дают КПД больше чем рефлекторные фары (галогеновые). В процентном соотношении линзованая оптика выдает 62%, а галогеновые фары в 35%. Модули линз дают хорошую освещенность, правильное распределение света, а так же четкую границу света на дорожном покрытии.
Би-линзы — из чего они состоят, принцип работают?
Составляющее биксеноновой линзы — корпус (модуль), фокусирующая линза, шторка которая в режиме ближний свет отсекает излишний поток света, при включении дальнего — освобождает отсеченный поток света. Ксеноновая лампа вставляется и крепиться в самом модуле линзы, лампа неотъемлемая часть линзы.
Каков принцип работы линзы?
Ксеноновая лампа генерирует внутри модуля линзы световой поток, в режиме ближнего света мы видим четкую границу светового потока. Что безусловно позволяет безопасно и комфортно передвигаться на дорогах. Сфокусирована линия модуля линзы не может слепить других участников движения! Но заметим, только при правильной установке и настройке оптики.
Шторка линзы освобождает отсеченный световой поток при выключенном дальнем, но так же как и ближний имеет четкую границу света. Стоит заметить, при переключении с ближнего на дальний свет, ближний не отключается, он остается неизменным!
Благодаря таким биксеноновым модулям линз, все больше автолюбителей признают, что после модернизации своей оптики получают качественный свет, улучшая не только счет, но и делая индивидуальный дизайн.
Биксеноновые линзы устанавливаются в любую автомобильную фару, независимо от класса авто или форм фар. Если отражатель фары потускнел или осыпался, и больше не способен фокусировать пучок света — инсталляция биксеноновых модулей решит проблему!
Разновидность би-линз очень большая, изначально классифицируются по размеру.
Конечно каждый вариант линз имеет свое световое полотно, безусловно во всех линзах есть ровные границы светового потока на дорожном покрытии. Что бы понять какие линзы нужны в автомобиль, лучше обратиться к профессионалам. Если автомобильный свет недостаточно эффективный — значит его можно улучшить!
Специалисты СТО Сar Light Design предлагают широкий спектр устанавливаемых линз в фары автомобиля, а также непосредственно тюнинг линзы фары автомобиля — нанесение рисунка на линзу.
Линзы | |
Прозрачное для света тело, ограниченное выпуклыми или вогнутыми преломляющими поверхностями, называется линзой. Принцип работы линзы объясняется на основе анализа хода лучей в призме и усеченной призме |
|
Собирающие (положительные) линзы — это линзы, преобразующие пучок параллельных лучей в сходящийся: двояковыпуклые (1), где 0102 — главная оптическая ось, R1R2— радиусы кривизны поверхности, плоско-выпуклые (2),выпукло-вогнутые (3). | |
Рассеивающие (отрицательные) линзы — это линзы, преобразующие пучок параллельных лучей в расходящийся: вогнуто-выпуклые (4), двояковогнутые(5), плоско-вогнутые (6). | |
Линзы, у которых середины толще чем края — собирающие, а у которых толще края — рассеивающие. Эти условия выполняются, если показатель преломления стекла, из которого изготовлена линза, больше показателя преломления среды, в которой используется линза. |
|
Линзы, в которых можно пренебречь смещением луча при прохождении внутри линзы, называют тонкими линзами. | |
Главные фокусы и фокусное расстояние линзы Точка F на главной оптической оси, в которой пересекаются после преломления лучи, параллельные этой оси, называется главным фокусом. Плоскость, которая перпендикулярна главной оптической оси линзы, а также проходит через ее главный фокус, называется фокальной Побочный фокус F’ — это точка на фокальной плоскости, в которой собираются лучи, падающие на линзу параллельно побочной оси. | |
У собирающей линзы фокусы действительные, у рассеивающей — мнимые.Расстояние между линзой и главным фокусом (OF) — фокусное расстояние. Его обозначают буквой F. У собирающей линзы считают F>0, у рассеивающей — F<0. | |
Оптическая сила линзы: Единица оптической силы линзы в СИ — диоптрия: 1 дптр =1 м-1. | |
Оптическая сила линзы определяется кривизной ее поверхности, а также показателем преломления ее вещества относительно окружающей среды: где r1 и R2 — радиусы сферических поверхностей линзы; n — относительный показатель преломления. |
|
Вывод формулы тонкой линзы |
|
Из подобия треугольников, заштрихованных одинаково, следует откуда Разделив последнее равенство на произведение dfF, получим: , где d — расстояние предмета от линзы; f — расстояние от линзы до изображения, F — фокусное расстояние. | — формула тонкой линзы |
Оптическая сила линзы равна: | |
При расчетах числовые значения действительных величин всегда подставляются со знаком «плюс», а мнимых—со знаком «минус». |
|
Линейное увеличение |
|
Из подобия заштрихованных треугольников следует: . | |
Построение изображения в тонкой линзе.
|
|
Как работают контактные линзы | CooperVision Russia
История контактных линз и коррекции зрения, которую мы получаем с их помомощью – это отдельный и интересный предмет для разговора.
В мире существует постоянная потребность в коррекции зрения. Приблизительно 168,5 миллионов жителей США используют такие средства для коррекции зрения, как очки или контактные линзы. И это более половины населения Америки!
Все больше и больше людей предпочитают носить контактные линзы для коррекции зрения. Начиная с 1991 года, число людей, использующих контактные линзы, увеличивается на 4% в год. Причины, по которым люди отказываются от очков в пользу контактных линз, обусловлены потребностями образа жизни или косметическими соображениями.
Что делают контактные линзы?
Контактные линзы — это небольшие линзы, которые находятся в «контакте» с глазами. Они предназначены для коррекции нарушения рефракции и поддержания здоровья глаз. Линзы находятся в слёзной пленке на роговице.
Современные контактные линзы — это маленькие линзы, надеваемые на роговицу глаза. Однако их функция подобна функции обычных очков — рефракция и фокус света для четкого восприятия предметов. Но поскольку линзы находятся в слёзной пленке на поверхности глаза, они двигаются вместе с глазом. И это одно из преимуществ контактных линз перед очками.
Виды контактных линз
Контактные линзы бывают разными. Они доступны в различных формах и предназначены для различных целей. Они различаются по модальности, или, другими словами, частоте их замены, например, замена каждый день, каждые две недели, каждый месяц и т.д. А также различаются в зависимости от того, какое нарушение рефракции коррегируют, например, контактные линзы для коррекции астигматизма, близорукости или дальнозоркости и других нарушений.
Контактные линзы имеют разную оптическую силу или «диоптрии». Если вы носите контактные линзы, прочитаете информацию на коробке или в рецепте. Вы увидите перед цифрой знак «плюс» или «минус». Опуская многочисленные подробности, эти знаки обозначают форму линз. Разная форма коррегирует разлные проблемы со зрением.
Торические линзы, нижняя часть которых более толстая, коррегируют астигматизм. Сферические линзы, которые отличаются равномерностью по всем направлениям, коррегируют близорукость и дальнозоркость. Также существуют контактные линзы для коррекции методом моновижн, бифокальные и мультифокальные линзы.
История создания контактных линз
Понятие контактных линз существует значительно дольше, чем многие люди могут себе представить.
Наряду с другими современными устройствами, Леонардо да Винчи нарисовал в своем воображении концепцию контактных линз в 1508 году. В 1636 году Рене Декарт выполнил эскиз контактных линз. Позднее в 1801 году ученый по имени Томас Юнг стал первым, кто надел контактные линзы, тогда они фиксировались на глазах при помощи воска!
Да, усовершенствование комфорта контактных линз происходило длительное время.
Мягкие контактные линзы
В 1971 году миру были официально представлены мягкие контактные линзы, возвестив о начале новой эры после жестких контактных линз.
Однодневные контактные линзы
Следующим главным открытием в технологии производтства контактных линз был выпуск первых одноразовых контактных линз в 1988 году. Через восемь лет в 1996 году появились однодневные контактные линзы.
Силикон-гидрогелевые контактные линзы
Теперь у нас есть силикон-гидрогелевые контактные линзы, которые обеспечивают бОльший комфорт и могут использоваться более длительный период времени в сравнении со своими предшественниками.
Цветные контактные линзы
Вы когда-нибудь хотели, чтобы ваши глаза стали другого или более насыщенного цвета? Теперь все в ваших руках, даже если вам не требуется коррекция зрения.
Косметические контактные линзы могут усилить насыщенностть цвета ваших глаз и даже изменить его. Сюда также относятся линзы с нулевой оптической силой. (Прочитайте больше о косметических контактных линзах). Существуют даже черные контактные линзы, подходящие к карнавальному костюму на Хеллоуин. Поскольку контактные линзы являются изделием медицинского назначения, необходимо обратиться к врачу-офтальмологу перед использованием цветных контактных линз.
Не зависимо то того, какая коррекция зрения вам необходима, у нас есть контактные линзы для того, чтобы удовлетворить ваши потребности.
Какой же следующий виток в развитии контактных линз? Продолжайте следить за новостями!
Настоящая статья не содержит медицинских консультаций и не заменяет рекомендаций специалиста. Для обсуждения конкретных вопросов, обратитесь к врачу-офтальмологу.
Как работают ночные ортокератологические линзы Парагон? / Ночные линзы Парагон
В миопических глазах (глазах, которые плохо видят вдаль) свет фокусируется перед сетчаткой, что делает изображение дальних объектов нечётким.
Когда одеваются очки или дневные контактные линзы, свет фокусируется на сетчатке. Таким образом, вы видите чёткое изображение.
Лазерная коррекция зрения с помощью специального лазера изменяет толщину, а значит и преломляющую силу роговицы, фокусируя свет на сетчатке.
Сегодня ночные линзы Парагон дают новую возможность пациенту с близорукостью улучшить зрение без очков, дневных линз и без операции!
Ночные линзы Парагон корригируют близорукость без астигматизма и с астигматизмом путём дозированного и безопасного изменения формы поверхности роговицы в то время, пока вы спите.
Поэтому они получили второе название – рефракционная терапия роговицы.
Когда вы снимаете линзы утром, «исправленная» роговица даст возможность свету фокусироваться на сетчатке. Таким образом, вы получаете чёткое изображение и естественное зрение в часы всего вашего бодрствования.
И ещё, если вы проснётесь и встанете посреди ночи, линзы для рефракционной терапии дают вам возможность чётко видеть и через линзы.
Что же вызывает эффект «исправления» оптической силы роговицы?
Линзы Парагон имеют специальную форму внутренней поверхности. При одевании на глаз такая линза перераспределяет слезу, создавая микрокапиллярные силы, которые мягко и дозированно воздействуют на поверхностные клетки роговицы. За несколько часов, пока вы спите, поверхность роговицы незначительно меняет свой профиль на точно заданную величину.
Процесс изменения поверхности роговицы временный, поскольку эпителий всё время обновляется, поэтому и эффект рефракционной терапии сохраняется от 24 до 48 часов. Постоянное ночное использование ночных линз позволяет поддерживать эффект коррекции близорукости.
Кто пользуется рефракционной терапией Парагон?
- Дети
- Подростки
- Взрослые
Узнайте больше о линзах Парагон.
Вам нужна консультация? Хотите узнать больше? — Обращайтесь.
Прогрессивные линзы для очков – современный способ коррекции
Опубликована:
Назад в архив
Прогрессивные линзы для очков – это современное и крайне удобное изобретение, позволяющее с максимальным комфортом корректировать пресбиопию. Пресбиопия – это возрастное изменение работы оптической системы человека, вызванное снижением эластичности глазных мышц и хрусталика глаза, в результате чего они не могут обеспечить фокусировку зрения на близком расстоянии. Обычно эти возрастные изменения становятся заметны после 45 лет. Людям в этом возрасте становится трудно читать печатные материалы, чтобы разглядеть мелкий шрифт, они отодвигают текст на расстояние вытянутой руки. Чтобы корректировать пресбиопию и различать тексты и мелкие предметы вблизи, пациентам выписывают очки для чтения. Если же до этого человек уже носил очки для зрения вдаль, то теперь ему придётся использовать две пары очков: для чтения и для коррекции близорукости.
С возрастом способность глаз к фокусировке снижается, поэтому диапазон расстояний, на которых человек хорошо видит без специальных очков, будет уменьшаться. Именно поэтому постепенно с развитием пресбиопии могут потребоваться ещё одни очки для зрения на средние расстояния – более 40 см. Современные прогрессивные очки позволяют максимально комфортно решить эту проблему, поскольку одни и те же линзы могут обеспечить чёткое зрение на разные зоны: и вблизи, и вдаль, и на средние расстояния. Для всех действий и всех ситуаций нужна будет только одна и та же пара очков.
Принцип работы прогрессивных линз для очков
Для изготовления прогрессивных очковых линз применяются новейшие технологии, позволяющие добиться высокого комфорта в очковой коррекции зрения.
В верхней части прогрессивной линзы расположена зона для зрения вдаль (на расстояние более 5 метров), а в нижней части – зона для чтения. Таким образом, при взгляде прямо при естественном положении головы, человек смотрит сквозь прогрессивную линзу как через обычные очки и отчётливо видит на дальние расстояния. А когда опускает взгляд (как обычно происходит при чтении документов), чётко виден мелкий шрифт. Этого эффекта добиваются благодаря сложному дизайну прогрессивных линз и постепенной смене радиуса кривизны линзы. Зона перехода между зоной для зрения вдаль и для зрения вблизи называется коридором прогрессии, который располагается параллельно переносице. Он обеспечивает плавный переход зрения, без раздражающих и неприятных скачков между зонами.
Виды прогрессивных линз для очков
Сейчас существуют разные виды прогрессивных очковых линз, позволяющие изготовить очки под самые разные задачи и под разными параметры зрения.
По назначению прогрессивные линзы могут быть универсальными и специальными.
Универсальные прогрессивные линзы для очков обеспечивают хорошее зрение на любые расстояния. Специальные же линзы предназначены для обеспечения чёткого зрения на определённые расстояния и для определённых видов занятий. Например, распространены компьютерные или офисные прогрессивные линзы, которые используются для работы в офисе (где расстояние не больше 3 – 5 метров) и для работы за компьютером (на расстоянии около 40 – 70 см). Для таких офисных прогрессивных линз не требуется зрение вдаль, а значит можно значительно расширить коридор прогрессии на нужных пользователю расстояниях. Другим примером специальных прогрессивных линз служат очки для занятий спортом, например, для игры в гольф, где нужно переключать зрение с мяча, по которому бьёт игрок, на дальние расстояния до лунки.
По сложности дизайна прогрессивные очковые линзы бывают стандартными, оптимизированными и индивидуальными.
Стандартные прогрессивные линзы для очков производят из полуготовых очковых линз. Они имеют уже готовую переднюю прогрессивную поверхность, а все индивидуальные параметры для зрения получают приданием определённой сферо-цилиндрической формы задней поверхности линзы. Ширина зон для зрения на различные расстояния в таких очках будет довольно узкой по сравнению с другими более индивидуализированными прогрессивными линзами, но зато стоимость таких очков будет ниже.
Для оптимизированных прогрессивных линз используется более сложный дизайн. Обычно одна сторона таких линз имеет стандартную оптическую прогрессию, а другая изготавливается специально по индивидуальному рецепту. Но в некоторых очках прогрессивный дизайн может быть распределён на обе поверхности линзы или он может быть реализован на задней поверхности линз. В оптимизированных прогрессивных линзах для очков зоны зрения шире, чем в стандартных, поэтому привыкание к ним и зрение в них будет комфортнее.
Индивидуальные прогрессивные линзы изготавливаются строго под пациента, с учётом всех его особенностей, например, расстояния от зрачка до задней поверхности линзы или особенностей движения головы. Очки с такими прогрессивными линзами обеспечивают самое высокое качество зрения и самую быструю адаптацию. Такие индивидуальные прогрессивные линзы незаменимы, когда параметры зрения пациента сильно отличаются от стандартных.
В любом случае прогрессивные очковые линзы – это удобный и надёжный вариант для чёткого и ясного зрения на любые расстояния. Прогрессивные линзы помогут сохранить комфорт и высокий темп жизни, заниматься любыми делами, не переключаясь постоянно между разными парами очков или испытывая трудности со зрением. В прогрессивных очках можно работать, посещать выставки, ходить в театр, читать и сидеть за компьютером, вязать и смотреть телевизор, играть в гольф или рыбачить, совершенно не отвлекаясь на проблемы со зрением.
Как купить очки с прогрессивными линзами
Прежде всего, для покупки очков вам нужен рецепт врача-офтальмолога. В салоне оптики «Просто Оптика» вы можете пройти проверку зрения у профессионального врача-офтальмолога. Он оценит состояние вашей зрительной системы, посоветует, какие линзы для очков вам следует выбрать и выпишет рецепт на очки. При заказе очков проверка зрения бесплатна.
Специалист салона расскажет о свойствах прогрессивных очковых линз и о возможных покрытиях для них, а также поможет в выборе подходящей оправы. Вы сможете купить очки с прогрессивными линзами в стильной оправе по рецепту врача-офтальмолога.
Назад в архив
Линза Френеля — это… Что такое Линза Френеля?
Поперечное сечение(1) линзы Френеля и
(2) обычной линзы. Создание параллельного пучка света линзой Френеля (находится в центре).
Ли́нза Френе́ля — сложная составная линза. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической или иными поверхностями (как обычные линзы), а из отдельных примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины, которые в сечении имеют форму призм специального профиля. Предложена Огюстеном Френелем.
Эта конструкция обеспечивает малую толщину (а следовательно, и вес) линзе Френеля даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы строятся таким образом, что сферическая аберрация линзы Френеля невелика, лучи от точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком (в кольцевых линзах Френеля).
Линзы Френеля бывают кольцевыми и поясными. Кольцевые направляют световой поток в каком-либо одном направлении. Поясные линзы посылают свет от источника по всем направлениям в определённой плоскости.
Диаметр линзы Френеля может составлять от единиц сантиметров до нескольких метров.
Применение
Основным недостатком линзы Френеля является то, что из-за наличия переходных краевых участков между зонами велик уровень паразитной засветки и разного рода «ложных изображений» (по сравнению с обычными линзами и традиционными объективами). Поэтому её использование для построения оптически точных изображений затруднено.
- Тем не менее, уже есть положительный опыт построения и таких оптических систем. Перспективным направлением может быть построение космических телескопов диаметром в десятки и сотни метров, с использованием линз Френеля на основе тонких мембран[1].
- Массово применяется в осветительных устройствах, особенно подвижных, для минимизации веса и затрат на перемещение.
- Помещая линзу Френеля вблизи фокальной плоскости объектива и окуляра оптической системы (в зеркальных фотоаппаратах), конструкторы достигают максимальной равномерности освещённости изображения на матовом стекле видоискателя. При этом кольцевая структура линзы маскируется матовым стеклом, а паразитное рассеивание не оказывает влияния на изображение.
- Линзы Френеля применяются в крупногабаритных фокусирующих системах морских маяков, в проекционных телевизорах, оверхед-проекторах (кодоскопах), Линзы Френеля в маяке фотовспышках, светофорах, железнодорожных семафорных фонарях и фонарях пассажирских вагонов.
- Сверхплоская лёгкая лупа — тонкий лист пластика, отлитый в форме линзы Френеля, оказывается удобным увеличительным стеклом для людей с пониженным зрением, вынужденных читать текст, напечатанный мелким шрифтом. Благодаря малой толщине, такая лупа используется как закладка и линейка. Увеличивающая линза Френеля в виде плоского пластикового экрана.
- Акустические линзы Френеля (в действительности — не линзы, а акустические зонные пластинки Френеля [1]) применяют при формирования звукового поля в акустике. Изготавливают из звукопоглощающих материалов.
- Пластиковая плёнка в виде линзы Френеля, наклеенная на заднее стекло автомобиля, уменьшает мёртвую (невидимую) зону позади автомобиля при взгляде через зеркало заднего вида.
- Перспективным в настоящее время считается использование линз Френеля в качестве концентратора солнечной энергии для солнечных батарей.
- Линзы Френеля применяются в инфракрасных (пирометрических) датчиках движения охранных сигнализаций.
См. также
Примечания
Canon: Технология Canon | Canon Science Lab
Для этого сайта требуется браузер с поддержкой JavaScript.
Линзы
Слово «линза» обязано своим происхождением латинскому слову чечевица, крошечная фасоль, которая с древних времен была важным ингредиентом кухни Средиземноморского региона. Выпуклая форма чечевицы привела к тому, что их латинское название было придумано для стекла, имеющего такую же форму.
Из-за того, что линзы преломляют падающий на них свет, они используются для концентрации или рассеивания света.Свет, попадающий в линзу, можно изменять множеством различных способов, например, в зависимости от состава, размера, толщины, кривизны и комбинации используемых линз. Для использования в таких устройствах, как камеры, телескопы, микроскопы и очки, производится множество различных типов линз. Копировальные машины, сканеры изображений, оптоволоконные транспондеры и новейшее оборудование для производства полупроводников — это другие новейшие устройства, в которых используется способность линз рассеивать или конденсировать свет.
Выпуклые и вогнутые линзы для очков
Линзы можно условно разделить на два основных типа: выпуклые и вогнутые. Линзы, которые в центре толще, чем по краям, являются выпуклыми, а линзы с большей толщиной по краям — вогнутыми. Луч света, проходящий через выпуклую линзу, фокусируется линзой в точке с другой стороны линзы. Эта точка называется точкой фокусировки. В случае вогнутых линз, которые расходятся, а не конденсируют световые лучи, точка фокусировки находится перед линзой и является точкой на оси падающего света, из которой, по-видимому, исходит распространенный через линзу световой луч.
Вогнутые линзы для близоруких, выпуклые для дальнозорких
Вогнутые линзы используются в очках, корректирующих близорукость. Поскольку расстояние между линзой глаза и сетчаткой у близоруких людей больше, чем должно быть, такие люди не могут четко различать удаленные объекты. Размещение вогнутых линз перед близоруким глазом уменьшает преломление света и удлиняет фокусное расстояние, так что изображение формируется на сетчатке.
Выпуклые линзы используются в очках для коррекции дальнозоркости, когда расстояние между линзой глаза и сетчаткой слишком мало, в результате чего точка фокусировки находится за сетчаткой. Очки с выпуклыми линзами увеличивают преломление и соответственно уменьшают фокусное расстояние.
Телеобъективы представляют собой комбинацию выпуклых и вогнутых линз
В большинстве оптических устройств используется не одна линза, а комбинация выпуклой и вогнутой линз.Например, объединение одной выпуклой линзы с одной вогнутой линзой позволяет более детально рассмотреть удаленные объекты. Это связано с тем, что свет, сконденсированный выпуклой линзой, снова преломляется в параллельный свет вогнутой линзой. Такое расположение позволило создать телескоп Галилея, названный в честь его изобретателя 17 века Галилея.
Добавление второй выпуклой линзы к этой комбинации дает простой телеобъектив с передней выпуклой и вогнутой линзами, служащими для увеличения изображения, а задняя выпуклая линза уплотняет его.
Добавление еще двух пар выпуклых / вогнутых линз и механизма регулировки расстояния между одиночными выпуклыми и вогнутыми линзами позволяет изменять увеличение в непрерывном диапазоне. Так работают зум-объективы.
Линзы, корректирующие размытие цветов
Изображение, сфокусированное через одну выпуклую линзу, на самом деле очень немного искажено или размыто в результате явления, известного как аберрация линзы. Причина, по которой в объективах камеры и микроскопа совмещено так много элементов объектива, заключается в том, чтобы исправить эту аберрацию для получения четких и достоверных изображений.
Одна из распространенных аберраций линз — хроматическая аберрация. Обычный свет представляет собой смесь света разных цветов, то есть длин волн. Поскольку показатель преломления стекла по отношению к свету различается в зависимости от его цвета или длины волны, положение, в котором формируется изображение, различается в зависимости от цвета, создавая размытие цветов. Эту хроматическую аберрацию можно нейтрализовать, комбинируя выпуклые и вогнутые линзы с разными показателями преломления.
Стекло с низкой хроматической аберрацией
Специальные линзы, известные как линзы из флюорита, с очень низким рассеиванием света, были разработаны для решения проблемы хроматической аберрации.Флюорит на самом деле представляет собой фторид кальция (CaF 2 ), кристаллы которого существуют в природе. К концу 1960-х годов Canon разработала технологию искусственного создания кристаллов флюорита, а во второй половине 1970-х мы создали первые линзы UD (сверхнизкой дисперсии), включающие оптическое стекло с низкой дисперсией. В 1990-х годах мы усовершенствовали эту технологию и создали линзы Super UD. В сегодняшних телеобъективах серии EF используется смесь флюорита, элементов UD и Super UD.
Асферические линзы для коррекции сферической аберрации
Существует четыре других ключевых типа аберрации: сферическая аберрация и аберрация комы, астигматизм, кривизна поля и искажение. Вместе с хроматической аберрацией эти явления составляют так называемые пять аберраций Зейделя. Сферическая аберрация относится к размытию, которое возникает в результате того, что свет, проходящий через периферию линзы, сходится в точке, более близкой к линзе, чем свет, проходящий через центр.Сферическая аберрация неизбежна в одной сферической линзе, и поэтому для ее уменьшения были разработаны асферические линзы, кривизна которых слегка изменена по направлению к периферии.
В прошлом для коррекции сферической аберрации требовалось сочетание множества различных линз, поэтому изобретение асферических линз позволило значительно сократить общее количество элементов, необходимых для оптических инструментов.
Линзы, использующие дифракцию света
Поскольку свет представляет собой волну, когда он проходит через маленькое отверстие, он дифрагирует наружу в сторону теневых областей.Это явление можно использовать для управления направлением света путем создания концентрических пилообразных канавок на поверхности линзы. Такие линзы известны как дифракционные оптические элементы. Эти элементы идеально подходят для небольших и легких линз, фокусирующих лазерные лучи, используемые в проигрывателях компакт-дисков и DVD. Поскольку лазеры, используемые в электронных устройствах, излучают свет с одной длиной волны, однослойного дифракционного оптического элемента достаточно для достижения точной конденсации света.
Объективы для однообъективных зеркальных фотоаппаратов с ламинированными дифракционными оптическими элементами
Хроматическая аберрация, вызванная дифракцией, с одной стороны, и преломлением, с другой, возникает совершенно противоположным образом.Умелое использование этого факта позволяет создавать маленькие и легкие телеобъективы.
В отличие от линз для звукоснимателей для проигрывателей компакт-дисков и DVD, включение простых дифракционных оптических элементов в линзы зеркальных фотоаппаратов приводит к генерации паразитного света. Однако эту проблему можно решить, используя ламинированные дифракционные оптические элементы, в которых два дифракционных оптических элемента выровнены с точностью до нескольких микрометров.
Если это устройство затем объединить с преломляющей выпуклой линзой, хроматическая аберрация может быть исправлена.Эти дифракционные линзы меньше и легче, чем чисто преломляющие линзы, которые обычно использовались до сих пор, теперь все чаще используются спортивными и новостными фотографами.
Огромная линза: телескоп Subaru на вершине горы Мауна-Кеа на Гавайях
Чем больше зеркало астрономического телескопа, тем выше его способность собирать свет. Главное зеркало телескопа Subaru, построенного Национальной астрономической обсерваторией Японии, имеет диаметр 8.2 м, что делает Subaru крупнейшим оптическим телескопом в мире и имеет очень высокое разрешение с дифракционным пределом всего 0,23 угловых секунды. Это достаточно хорошее разрешение, чтобы можно было разглядеть маленькую монету на вершине горы Фудзи даже из Токио. Более того, телескоп Subaru примерно в 600 миллионов раз более чувствителен к свету, чем человеческий глаз. Даже самые большие телескопы до Subaru не могли наблюдать звезды на расстоянии более одного миллиарда световых лет, но Subaru может улавливать свет от галактик, находящихся на расстоянии 15 миллиардов световых лет.На самом деле считается, что свет, исходящий от нас на расстоянии 15 миллиардов световых лет и дальше, является светом, произведенным «большим взрывом», который предположительно породил Вселенную.
Основная камера Subaru с очень широким полем зрения
Камера с первичным фокусомSubaru может похвастаться очень широким полем зрения в 30 минут, что эквивалентно диаметру полной луны, видимой с земли, что позволяет Subaru проводить не только очень точные, но и быстрые наблюдения за небом. Единственный в мире телескоп, оснащенный стеклянным главным зеркалом диаметром 8 м, Subaru является мощным помощником в исследованиях рождения галактик и структуры Вселенной.Ранее конструктивные соображения не позволяли размещать тяжелые оптические системы поверх основного фокуса больших отражающих телескопов. Эта проблема была преодолена путем разработки более компактной и легкой оптической системы линз-корректоров с постоянным фокусом, состоящей из семи больших линз в пяти группах.
Этот высокоточный объектив диаметром 52 см и общим весом 170 кг является плодом разработок и технологий производства объективов Canon. Звездный свет, улавливаемый самым большим в мире зеркалом и проходящий через это устройство, фокусируется на гигантском ПЗС-матрице, состоящем из десяти ПЗС-матриц размером 4 096 x 2048 пикселей, производящих изображения с разрешением 80 мегапикселей.
Как работает человеческий глаз | Слои роговицы / роль
Чтобы понять кератоконус, мы должны сначала понять, как глаз позволяет нам видеть и какую роль играет роговица в этом процессе.
Просмотр видео
Световые лучи попадают в глаз через роговицу, прозрачное переднее «окно» глаза. Благодаря преломляющей способности роговицы световые лучи отклоняются таким образом, что они беспрепятственно проходят через зрачок, отверстие в центре радужной оболочки, через которое свет попадает в глаз.
Диафрагма работает как затвор в фотоаппарате. Он может увеличиваться и уменьшаться в зависимости от того, сколько света попадает в глаз.
Пройдя через радужную оболочку, световые лучи проходят через естественный хрусталик глаза. Эта прозрачная гибкая структура работает как объектив в фотоаппарате, укорачивая и удлиняя ее ширину, чтобы правильно фокусировать световые лучи.
Световые лучи проходят через плотное прозрачное гелеобразное вещество, называемое стекловидным телом, которое заполняет глазное яблоко и помогает глазу сохранять свою сферическую форму.
В нормальном глазу световые лучи попадают в точку фокусировки на сетчатке. Сетчатка работает так же, как пленка в фотоаппарате. Он отвечает за улавливание всех световых лучей, преобразование их в световые импульсы через миллионы крошечных нервных окончаний, а затем отправку этих световых импульсов через более миллиона нервных волокон к зрительному нерву.
Поскольку кератоконус роговицы имеет неправильную форму и форму конуса, лучи света попадают в глаз под разными углами и фокусируются не на одной точке сетчатки, а на множестве разных точек, вызывая размытое и искаженное изображение.
Таким образом, роговица — это прозрачное переднее покрытие, пропускающее свет и запускающее процесс рефракции. Он также предотвращает попадание посторонних частиц в глаза.
Зрачок — это регулируемое отверстие, которое регулирует интенсивность света, попадающего в линзу. Хрусталик фокусирует свет через стекловидное тело — прозрачное гелеобразное вещество, которое заполняет заднюю часть глаза и поддерживает сетчатку.
Сетчатка получает изображение, которое роговица фокусирует через внутреннюю линзу глаза, и преобразует это изображение в электрические импульсы, которые передаются по зрительному нерву в мозг.Мы можем терпеть очень большие шрамы на теле, не беспокоясь только о своем тщеславии. В роговице дело обстоит иначе. Даже небольшой шрам или неправильная форма могут ухудшить зрение. Независимо от того, насколько хорошо функционирует остальная часть глаза, если роговица поцарапана, помутнена или деформирована, зрение пострадает.
При кератоконусе неправильная форма роговицы не позволяет ей правильно выполнять свою работу, что приводит к искажению изображения, передаваемого на сетчатку и передаваемого в мозг.
CORNEA
Глаз закрыт твердым белым мешком, склерой. Роговица — это прозрачное окно в этом белом мешочке, которое позволяет предметам, на которые вы смотрите, переноситься в виде световых волн внутрь глаза.
Поверхность роговицы — это место, где свет начинает свой путь в глаз. Миссия роговицы — собирать и фокусировать зрительные образы. Поскольку он находится впереди, как лобовое стекло автомобиля, он подвергается серьезным злоупотреблениям со стороны внешнего мира.
Роговица искусно сконструирована таким образом, что только самые дорогие искусственные линзы могут соответствовать ее точности. Гладкость и форма роговицы, а также ее прозрачность жизненно важны для правильного функционирования глаза. Если ухудшается гладкость поверхности или прозрачность роговицы, зрение будет нарушено.
РОЗОВЫЕ СЛОИ
Несмотря на то, что роговица выглядит как одна прозрачная мембрана, она состоит из пяти различных слоев ткани, каждый из которых выполняет свою функцию.
- Эпителий — тонкий внешний слой быстрорастущих и легко регенерируемых клеток.
- Слой Боумена состоит из неправильно расположенных коллагеновых волокон и защищает строму роговицы. Его толщина составляет от 8 до 14 микрон.
- Строма , прозрачный средний и самый толстый слой роговицы, состоит из регулярно расположенных коллагеновых волокон и кератоцитов (специализированных клеток, которые секретируют коллаген и протеогликаны, необходимые для поддержания прозрачности и кривизны роговицы)
- Десцеметовая мембрана представляет собой тонкий слой, который служит модифицированной базальной мембраной эндотелия роговицы.
- Эндотелий — это единственный слой клеток, отвечающий за поддержание надлежащего жидкостного баланса между водным и стромальным отделами роговицы, поддерживая прозрачность роговицы.
Как работают контактные линзы | Информация о контактных линзах
История контактов и улучшения, которые они приносят для нашего будущего, — увлекательные темы, поскольку у многих из нас есть какие-то проблемы со зрением.
Коррекция зрения — повсюду хроническая потребность.Примерно 168,5 миллионов жителей США используют те или иные корректирующие приспособления, такие как очки или контактные линзы. Это больше половины населения Америки!
Все больше и больше людей обращаются к контактным линзам, чтобы сфокусировать свое зрение. С 1991 года количество пользователей контактных линз увеличивалось на 4% в год. Причины, по которым люди носят контактные линзы вместо очков, варьируются от выбора активного образа жизни до косметических причин.
Для чего нужны контактные линзы?
Контактные линзы — это маленькие линзы по рецепту, которые носят «при контакте» с глазом.Они предназначены для исправления аномалий рефракции и поддержания здоровья глаз. Они плавают на слое слезной пленки на поверхности роговицы.
Современные контактные линзы — это гораздо больше, чем маленькие линзы для очков, которые подходят к вашим глазам. Однако они действуют так же, как обычные очки — преломляют и фокусируют свет, так что объекты видны четко. Поскольку линзы прилипают к слезной жидкости на поверхности глаза, они естественным образом движутся вместе с вами. Это лишь одно преимущество контактов перед очками.
Типы контактных линз
Типы контактов не у всех одинаковые. Они доступны в разных формах и предназначены для разных целей. Эти формы могут варьироваться от их «модальности» или от того, как часто вы меняете контакты — скажем, ежедневно, каждые две недели или ежемесячно. Они также подходят для различных нужд, таких как контакты для астигматизма, контакты для близорукости и многое другое.
Контактные линзы бывают разной силы или «диоптрии». Если вы носите контактные линзы, посмотрите на их коробку или на свой рецепт.Вы увидите знаки плюс или минус, за которыми следуют числа. Не вдаваясь в подробности, они передают форму линз. Разные формы исправляют разные проблемы со зрением.
Торические линзы, более утяжеленные внизу, помогают исправить астигматизм. Сферические линзы, одинаковые во всем, помогают исправить близорукость и дальнозоркость. Также существуют линзы для моновидения, бифокальных и мультифокальных очков.
История технологий — контактные линзы
Контактные линзы и их концепция существуют гораздо дольше, чем думает большинство людей.
Наряду со многими другими современными удобствами, Леонардо да Винчи представил концепцию контактных линз в 1508 году. В 1636 году Рене Декарт пошел дальше, нарисовав выступающую контактную линзу. Позже, в 1801 году, ученый по имени Томас Янг стал первым, кто надел контактную линзу, которая была прикреплена к глазу с помощью воска!
Да, мы прошли долгий путь в области комфорта контактных линз.
Линзы контактные мягкие
В 1971 году были официально представлены мягкие контактные линзы, открывшие новую эру, отличную от жестких контактных линз прошлого.
Линзы контактные дневные
Следующий крупный прорыв в технологии контактных линз произошел в 1988 году, когда были выпущены первые одноразовые линзы. Затем в 1996 году потребовалось бы восемь лет, чтобы ввести в обращение ежедневные контактные линзы одноразового использования или «ежедневные линзы».
Силикон-гидрогелевые контактные линзы
Теперь у нас есть силикон-гидрогелевые линзы, которые обеспечивают больший комфорт и позволяют носить их дольше, чем их предшественники.
Линзы контактные цветные
Вы когда-нибудь мечтали о том, чтобы ваши глаза были чуть более голубыми, чем их естественный оттенок? Теперь вы можете получить именно это, даже если вам не нужно корректировать зрение.
Существуют косметические контактные линзы для улучшения или даже изменения цвета ваших глаз. Сюда входят линзы «plano», или линзы с нулевым оптическим увеличением, без увеличения. (Узнайте больше о косметических контактных линзах.) Есть даже черные контактные линзы для склеры, чтобы завершить ваш следующий костюм на Хэллоуин. Однако, поскольку контактные линзы являются медицинскими устройствами, вам следует поговорить с офтальмологом, прежде чем использовать такие новые контактные линзы.
Кажется, что независимо от того, какие у вас потребности в зрении, теперь у нас есть контактные линзы для их удовлетворения.
Что нас ждет впереди? Быть в курсе!
Ничто в этой статье не может быть истолковано или предназначено как медицинский совет или заменять рекомендации медицинского профессионала. По конкретным вопросам обращайтесь к своему офтальмологу.
Линзы(физика): определение, типы и принцип работы
Обновлено 5 декабря 2019 г.
Ли Джонсон
Линзы встречаются каждый день. Будь то линза на камере вашего мобильного телефона, линзы на очках или контактные линзы, которые вы используете для четкого зрения, увеличительные очки, микроскопы, телескопы или что-то еще, физика линз объясняет, как можно использовать простой кусок стекла для увеличивать, уменьшать или фокусировать изображения для любых целей.
По сути, линзы работают, изгибая световые лучи, которые проходят через них за счет преломления, но этот основной момент может быть реализован по-разному, что зависит от типа линзы. К счастью, основы работы с такими линзами легко понять, если узнать немного больше о том, как они работают.
Что такое линза?
Линза — это кусок прозрачного материала, форма которого заставляет световые лучи определенным образом изгибаться при прохождении через него, означает ли это, что лучи сходятся в определенной точке или расходятся, как если бы они исходили из определенной точки. точка.Используемый материал может быть кусок стекла или пластика, а форма линзы определяет, будут ли световые лучи сходиться или расходиться. Слово «линза» происходит от латинского слова «чечевица» из-за сходства формы собирающей линзы и бобовых.
Фактическое изгибание световых лучей, производимых линзой, происходит из-за того, что материал линзы имеет другой показатель преломления, чем окружающий воздух. Такое поведение описывается законом Снеллиуса для преломления, который связывает различный угол между падающим и преломленным световым лучом с показателями преломления для двух материалов.
Короче говоря, закон гласит, что если вы переходите от вещества с более низким показателем преломления к веществу с более высоким (например, от воздуха к стеклу), луч света отклоняется в сторону «нормали» к поверхности (т. Е. В сторону направление, перпендикулярное поверхности в этой точке), и что обратное верно для световых лучей, идущих от материала с более высоким показателем преломления к материалу с более низким.
Определения
В оптике используется довольно много уникальных терминов, и понимание их имеет решающее значение, если вы изучаете физику линз.
- Фокус — это точка, где сходятся параллельные лучи после прохождения через линзу.
- Фокусное расстояние линзы — это расстояние от ее центра до фокальной точки, по существу определяющее «изгибающую силу» линзы.
- Оптическая ось — линия симметрии линзы.
- Световой луч — это приближение пути света, где прямые линии используются для представления движения световых волн (или фотонов).Каждая точка на объекте испускает световые лучи во всех возможных направлениях, но обычно выбирают несколько конкретных лучей, чтобы определить местоположение результирующего изображения.
- Оптическая линза представляет собой цельный кусок материала, предназначенный для того, чтобы лучи света сходились (выпуклая линза) или расходились (вогнутая линза).
- Двояковыпуклая линза — это простая оптическая линза с двумя выпуклыми сторонами (образующая чечевицеобразную форму, которая дала линзам их название), иногда называемая выпукло-выпуклой линзой и имеющая по определению положительное фокусное расстояние.Их используют в лупах, телескопах, микроскопах и даже в человеческом глазу.
- Глубина резкости описывает диапазон расстояний, на которых объекты находятся в фокусе при просмотре через объектив, и является общепринятой терминологией, в частности, в фотографии. Поскольку светочувствительные датчики в камерах имеют фиксированный размер, если изображение слегка расфокусировано, , но ошибка достаточно мала, оно фактически не будет считаться расфокусированным. Этот диапазон фокусировки и есть глубина резкости.
- Объектив с постоянным фокусным расстоянием — это объектив, используемый в фотографии с фиксированным фокусным расстоянием, в отличие от объективов с переменным фокусным расстоянием, где фокусное расстояние можно изменять. В других контекстах, однако, фиксированная линза может использоваться для обозначения основной линзы в системе, состоящей из нескольких линз.
Лучевые диаграммы
Лучевые диаграммы — чрезвычайно полезный инструмент в оптике, и они используются для поиска места, где будет сформировано изображение, на основе местоположения объекта и линзы.Рисуя некоторый ключевой свет, исходящий от объекта, и отмечая его путь, когда они проходят через линзу, точка их встречи — это место, где будет формироваться изображение.
Этот процесс можно выполнить, используя закон преломления Снеллиуса, но несколько уловок также могут упростить этот процесс. Например, луч, проходящий через центр линзы, практически не отклоняется, а луч, падающий на линзу перпендикулярно оптической оси, преломляется и проходит через точку фокусировки линзы.
Изображение, создаваемое объективом, может быть реальным или виртуальным.Для реального изображения световые лучи сходятся, чтобы сформировать изображение в определенном месте, и вы могли бы увидеть это изображение, если поместили экран в это место. В человеческом глазу и в области за объективом камеры для получения этого изображения используются светочувствительные клетки или материалы.
Виртуальное изображение отличается: когда лучи расходятся от линзы, их ориентация заставляет его выглядеть так, как будто они исходят из местоположения виртуального изображения. Другими словами, если вы проследите преломленные лучи назад, но только по прямым линиям, все они сойдутся в месте виртуального изображения.Однако световые лучи физически не сходятся в этом месте, и если вы поместите там экран, вы не увидите изображения.
Типы объективов и принцип их работы
Объектив фотоаппарата — один из наиболее знакомых типов объективов, с которыми вы сталкиваетесь ежедневно, и они бывают самых разных типов, хотя все они используют одни и те же основные принципы работы, изложенные ранее. .
Фиксированный объектив — это базовый объектив с фиксированным фокусным расстоянием, а зум-объектив имеет переменное фокусное расстояние, поэтому вам не нужно физически менять свое местоположение, чтобы получить что-то в фокусе.Широкоугольный объектив — это тип объектива с очень маленьким фокусным расстоянием, которое резко увеличивает поле зрения, а объектив типа «рыбий глаз» — это, по сути, экстремальная версия широкоугольного объектива.
Другими примерами являются телеобъективы с очень большим фокусным расстоянием, предназначенные для съемки объектов, находящихся на большом расстоянии, и макрообъективы, предназначенные для фокусировки на очень близких расстояниях и позволяющие создавать либо изображения в натуральную величину, либо увеличенные копии объектов.
Другими распространенными типами линз являются линзы для очков или контактные линзы, и обе они помогают исправить проблемы со зрением.Если вы «близоруки», это означает, что линзы вашего глаза создают изображения перед светочувствительной сетчаткой в вашем глазу, и поэтому вам нужны расходящиеся (вогнутые) линзы, чтобы переместить изображение дальше назад.
Если вы «дальновидны», линзы в ваших глазах будут создавать изображение дальше, чем сетчатка, поэтому для решения этой проблемы вам понадобятся собирающие линзы.
И контактные линзы, и очки исправляют это одинаково — добавляя дополнительную корректирующую линзу, чтобы эффективное фокусное расстояние вашего глаза соответствовало расстоянию до сетчатки, — но есть различия, потому что контактные линзы сидят прямо на ваших глазах.В контактных линзах линза не должна покрывать такое большое пространство (она должна быть достаточно большой для вашего зрачка при максимальном расширении), и этого можно добиться с меньшим количеством материала. Для очковых линз линза должна покрывать гораздо большую площадь и в результате становится толще.
Как работает человеческий глаз
Человеческий глаз принадлежит к общей группе глаз, встречающихся в природе, которые называются «глаза типа камеры». Подобно тому, как объектив камеры фокусирует свет на пленку, структура в глазу, называемая роговицей, фокусирует свет на светочувствительной мембране, называемой сетчаткой.
Структура глаза
Роговица — это прозрачная структура, расположенная в самой передней части глаза, которая помогает фокусировать падающий свет. Позади зрачка расположена бесцветная прозрачная структура, называемая хрусталиком. Прозрачная жидкость, называемая водянистой влагой, заполняет пространство между роговицей и радужкой.
«Роговица фокусирует большую часть света, затем проходит через линзу, которая продолжает фокусировать свет», — пояснил доктор Марк Фромер, офтальмолог и специалист по сетчатке из больницы Ленокс Хилл в Нью-Йорке. [ 7 величайших загадок человеческого тела ]
Позади роговицы находится цветная кольцеобразная мембрана, называемая радужной оболочкой. По словам Фромера, радужная оболочка имеет регулируемое круглое отверстие, называемое зрачком, которое может расширяться или сужаться, чтобы контролировать количество света, попадающего в глаз.
Ресничные мышцы окружают хрусталик. Мышцы удерживают линзу на месте, но они также играют важную роль в зрении. Когда мышцы расслабляются, они притягивают и сглаживают линзу, позволяя глазу видеть объекты, находящиеся далеко.Чтобы четко видеть близкие объекты, ресничная мышца должна сокращаться, чтобы сделать хрусталик утолщенным.
Внутренняя камера глазного яблока заполнена желеобразной тканью, называемой стекловидным телом. Пройдя через линзу, свет должен пройти через эту жидкость, прежде чем поразить чувствительный слой клеток, называемый сетчаткой.
(Изображение предоставлено: LiveScience Graphic / Изображение предоставлено 3DScience.com)Сетчатка
Фромер объяснил, что сетчатка является самым внутренним из трех слоев ткани, составляющих глаз.Самый внешний слой, называемый склерой, придает большей части глазного яблока белый цвет. Роговица также является частью внешнего слоя.
Средний слой между сетчаткой и склерой называется сосудистой оболочкой. Сосудистая оболочка содержит кровеносные сосуды, которые снабжают сетчатку питательными веществами и кислородом и удаляют продукты жизнедеятельности. [ Галерея изображений: Глазной имплантат восстанавливает слепоту зрения ]
В сетчатку встроены миллионы светочувствительных клеток, которые бывают двух основных видов: палочки и колбочки.
Палочки используются для монохромного зрения при плохом освещении, а колбочки используются для цвета и для обнаружения мелких деталей. Колбочки упакованы в часть сетчатки непосредственно за сетчаткой, называемую ямкой, которая отвечает за резкое центральное зрение.
Когда свет попадает на стержни или колбочки сетчатки, он преобразуется в электрический сигнал, который передается в мозг через зрительный нерв. Затем мозг преобразует электрические сигналы в изображения, которые видит человек, сказал Фромер.
Проблемы / болезни зрения
Наиболее распространенными проблемами со зрением являются близорукость (миопия), дальнозоркость (дальнозоркость), дефект глаза, вызванный несферической кривизной (астигматизм) и возрастная дальнозоркость (пресбиопия). Национальный глазной институт.
У большинства людей пресбиопия разовьется в возрасте 40-50 лет, и им потребуются очки для чтения, сказал Фромер. По его словам, с возрастом хрусталик становится плотнее, и цилиарным мышцам становится труднее сгибать его.
К основным причинам слепоты в США относятся катаракта (помутнение хрусталика), возрастная дегенерация желтого пятна (ухудшение центральной части сетчатки), глаукома (повреждение зрительного нерва) и диабетическая ретинопатия (повреждение крови сетчатки). сосуды), по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC). Другие распространенные расстройства включают амблиопию («ленивый глаз») и косоглазие (косоглазие), сообщает CDC.
Дополнительный отчет Тани Льюис, штатного писателя
Примечание редактора: Если вам нужна дополнительная информация по этой теме, мы рекомендуем следующую книгу:
Связанные страницы о человеческом теле
Части тела человеческое тело
- Мочевой пузырь: факты, функции и заболевание
- Человеческий мозг: факты, анатомия и картографический проект
- Толстая кишка: факты, функции и заболевания
- Уши: факты, функции и заболевания
- Пищевод: факты, функции и заболевания
- Желчный пузырь: функции, проблемы и здоровое питание
- Сердце человека: анатомия, функции и факты
- Почки: факты, функции и заболевания
- Печень: функции, отказы и заболевания
- Легкие: факты, функции И болезни
- Нос: факты, функции и заболевания
- Поджелудочная железа: функция, расположение и заболевания
- Тонкий кишечник: функция, длина и проблемы
- S Pleen: функции, расположение и проблемы
- Желудок: факты, функции и заболевания
- Язык: факты, функции и заболевания
Системы человеческого тела
- Система кровообращения: факты, функции и болезни
- Пищеварительная система Система: факты, функции и заболевания
- Эндокринная система: факты, функции и заболевания
- Иммунная система: болезни, нарушения и функции
- Лимфатическая система: факты, функции и заболевания
- Мышечная система: факты, функции и болезни
- Система: факты, функции и заболевания
- Репродуктивная система: факты, функции и заболевания
- Дыхательная система: факты, функции и заболевания
- Скелетная система: факты, функции и заболевания
- Кожа: факты, болезни и состояния
- Мочевыделительная система : Факты, функции и заболевания
Дополнительные ресурсы
Как глаз фокусирует свет — Science Learnin g Hub
Человеческий глаз — это орган чувств, который позволяет видеть, реагируя на свет.Роговица и хрусталик важны для фокусировки света глазом.
Глаз фокусирует свет аналогично тому, как вы используете увеличительное стекло, чтобы сосредоточить солнечные лучи на листе бумаги. Расстояние от увеличительной линзы до листа бумаги — это фокусное расстояние.
Что касается глаза, то свет от удаленных объектов фокусируется на сетчатке в задней части глаза.
Глаз размером с мяч для настольного тенниса, поэтому фокусное расстояние должно быть около 2.5 см.
Роговица выполняет большую часть фокусировки
Около 70% отклонения света происходит, когда он попадает в роговицу и водянистую жидкость.
Этот изгиб возможен из-за кривой роговицы, а также из-за изменения показателя преломления, когда свет перемещается из воздуха в роговицу, а затем в водную жидкость между роговицей и радужной оболочкой. Воздух имеет показатель преломления 1,00, а водная жидкость за роговицей имеет показатель преломления 1,33.
Если бы изменение показателя преломления было не таким большим, свет не искривлялся бы так сильно.
Это становится заметно, если вы пытаетесь на что-то посмотреть, находясь под водой. Вещи кажутся не в фокусе, потому что роговица предназначена для работы со светом, проходящим в нее из воздуха, а не из воды. Ношение очков для плавания под водой позволяет присутствовать воздушному слою.
Хрусталик и аккомодация
За водной жидкостью находится вторая система линз. Он состоит из выпуклой линзы, мягкой и податливой. Цилиарная мышца — это круговое мышечное кольцо, которое крепится по всей длине хрусталика.Эта ресничная мышца может изменять форму хрусталика, растягивая его по краям. Он прикреплен к хрусталику с помощью зонул (волокон связок, которые могут быть тугими или свободными).
Когда вы смотрите на близкий объект, линза должна стать более округлой на центральной поверхности, чтобы фокусировать световые лучи. Эта способность изменять фокус для объектов крупным планом называется аккомодацией.
Две совершенно противоположные теории аккомодации
Есть две основные теории изменения формы линзы.
- Теория Гельмгольца — предложена в 1855 году. Когда цилиарная мышца сокращается, все зонулярное напряжение снижается. Это позволяет сделать центральную поверхность линзы более округлой (увеличивает ее фокусирующую способность). Когда цилиарная мышца расслабляется, все зональное напряжение увеличивается, что приводит к уплощению хрусталика (снижение оптической силы).
- Механизм Шахара — предложен в 1992 году. Когда цилиарная мышца сокращается, напряжение экваториальной зоны увеличивается.Это приводит к тому, что центральная поверхность линзы становится более крутой (увеличивает центральную оптическую силу). Когда цилиарная мышца расслабляется, напряжение экваториальной зоны снижается, в результате чего поверхность центральной линзы уплощается (уменьшается оптическая сила).
Механизм Шахара можно продемонстрировать с помощью майларового шара (блестящего серебряного плоского шара, который часто используется с гелием). Если вы посмотрите на свое отраженное изображение на плоской стороне воздушного шара, вы заметите, что оно становится меньше, если вы потянете края воздушного шара наружу.Это потому, что центр воздушного шара становится более выпуклым.
Утрата аккомодации
С возрастом способность цилиарной мышцы изменять форму хрусталика уменьшается. У большинства людей способность фокусироваться на изображениях крупным планом снижается, но зрение вдаль не нарушается. Это называется пресбиопией и является одной из причин, по которой пожилым людям часто требуются очки для чтения.
Согласно теории Гельмгольца, хрусталик с возрастом становится тверже. Это означает, что цилиарная мышца больше не может в достаточной степени изменять форму хрусталика.
Согласно теории Шахара, хрусталик не теряет своей гибкости с возрастом. Скорее, потеря аккомодации вызвана тем, что хрусталик с возрастом продолжает немного увеличиваться в размерах. Это увеличение размера означает, что расстояние между линзой и цилиарной мышцей уменьшается, а это означает, что цилиарная мышца не может обеспечивать такое же напряжение краям линзы.
Природа науки
Когда предлагается альтернативное предложение о том, как что-то работает, часто проходит долгий процесс обсуждения и экспериментов, прежде чем новая идея либо игнорируется, либо принимается.Например, с тех пор, как доктор Шахар предложил альтернативный механизм того, как цилиарные мышцы изменяют форму хрусталика, было много аргументов и контраргументов. Спустя почти 20 лет споры продолжаются.
Связанное содержание
Наши глаза — наше зрение описывает некоторые состояния глаз, которые могут повлиять на зрение человека.
«Улучшение проверки зрения для детей» описывает, как проект проверки зрения между сверстниками стремится предупредить учащихся о состояниях глаз, которые влияют на их зрение.
Идея упражнения
Упражнение «Рассечение глаза» использует коровьи глаза для наблюдения за многими частями человеческого глаза.
В упражнении «Маркировка глаза» используется интерактивный или бумажный ресурс для идентификации и маркировки основных частей человеческого глаза.
Полезные ссылки
Узнайте больше о механизме Шахара, который определяет, как цилиарные мышцы и поясные волокна изменяют форму хрусталика.
В этой статье есть отличные анимации о том, как работает глаз.
Линза глаза: определение и функции — видео и стенограмма урока
Как формируются глаза?
Человеческий глаз — очень сложный орган, но только несколько структур глаза важны для формирования изображений объектов, на которые мы смотрим.Роговица представляет собой тонкую прозрачную мембрану, которая покрывает внешнюю часть передней части глазного яблока. Он состоит в основном из белка коллагена, который очень прочный и прочный. Когда свет попадает в глаз, он сначала проходит через роговицу. Поскольку роговица представляет собой изогнутую поверхность, она действует как выпуклая линза и начинает фокусировать световые лучи.
Затем свет проходит через зрачок и попадает в линзу глаза . Линза, также выпуклая, дополнительно фокусирует свет так, чтобы он попадал на сетчатку и на задней стороне глазного яблока.Сетчатка содержит специализированные клетки, чувствительные к свету; их называют стержнями и конусами. Когда роговица и хрусталик фокусируют свет на сетчатку, клетки стимулируются и посылают сигналы в мозг, позволяя вам видеть!
Аккомодация линзы
В глазу линза удерживается на месте крошечными связками, соединенными с цилиарными мышцами .Эти мышцы контролируют уровень напряжения связок и, следовательно, контролируют форму хрусталика. Когда глаз расслаблен, напряжение связок приводит к небольшому уплощению хрусталика. Когда глаз фокусируется на близлежащем объекте, происходит сокращение цилиарных мышц, чтобы уменьшить напряжение связок и сделать хрусталик более сферическим. Когда линза меняет форму, свет, проходящий через нее, фокусируется в другом месте. Это называется аккомодацией и позволяет вашим глазам фокусироваться как на ближних, так и на далеких объектах.Сжимая или расслабляя цилиарные мышцы, вы можете заставить глаза фокусироваться на объекте, находящемся на любом расстоянии.
Расстройства фокусировки объектива
Объектив подвержен нескольким возможным проблемам, которые могут помешать правильной фокусировке.У многих людей хрусталик и роговица неправильно фокусируют свет на сетчатке, что вызывает трудности с фокусировкой и нечеткое зрение. Миопия — это состояние, при котором объекты, находящиеся на большом расстоянии, выглядят нечеткими, и это обычно называется близорукостью. Миопия возникает, когда свет фокусируется перед сетчаткой. Это можно исправить, поместив вогнутую линзу перед глазом (в форме очков или контактных линз), которая заставляет свет распространяться до того, как он попадет в глаз.
Дальнозоркость возникает, когда свет фокусируется за сетчаткой и приводит к размытости находящихся поблизости объектов; это состояние также называется дальнозоркостью. Это исправляется размещением выпуклой линзы перед глазом, чтобы свет начал сходиться, прежде чем он попадет в глаз.
Presbyobia возникает по мере того, как люди стареют, и хрусталик начинает терять эластичность, так что он уже не может так легко менять форму. Это также вызывает трудности с фокусировкой на близлежащих объектах, и это также можно исправить с помощью выпуклой линзы.
Катаракта
Хрусталик состоит из белков и воды, причем белки расположены по очень специфическому рисунку, так что хрусталик остается прозрачным. Однако иногда белки начинают слипаться и образовывать на хрусталике непрозрачное пятно.Это мутное пятно называется катарактой .
На этом снимке изображен пациент с катарактой. Линза, которая обычно прозрачна, потеряла свою прозрачность из-за ухудшения структуры. Со временем катаракта этого пациента полностью помутнила хрусталик, сделав его белым.
Катаракта обычно вызывается старением, но может также образоваться в результате травмы глаза, радиационного облучения или некоторых кожных заболеваний.
Катаракта ухудшает зрение и может даже привести к слепоте, если прогрессирует и захватывает весь хрусталик.Сегодня у пациентов с тяжелой катарактой можно полностью заменить хрусталик глаза, восстановив нормальное зрение.
Краткое содержание урока
Линза глаза вместе с роговицей фокусирует падающий свет так, чтобы он мог формировать четкое изображение на сетчатке в задней части глаза. Затем сетчатка отправляет изображения в мозг на основе света, который она получает через линзу. Аккомодация — это процесс, с помощью которого линза меняет форму, позволяя глазу фокусироваться на близлежащих и удаленных объектах. Он делает это с помощью цилиарных мышц , которые прикреплены связками и регулируют изгиб линзы, который изменяет фокус света, попадающего в глаз.