113年:視覺光學

透鏡形狀非常多種類,為了減少會影響視力的像差,大部分的眼鏡鏡片會選擇何種形狀的透鏡?

A雙凸透鏡
B雙凹透鏡
C平凸透鏡
D新月形透鏡

詳細解析

本題觀念:

新月形透鏡(meniscus lens)是眼鏡鏡片的標準形狀,其一面為凸面、一面為凹面,透過兩表面曲率的精確設計,可有效降低影響視力的像差(aberration),特別是斜向像散(oblique astigmatism)和視野彎曲(curvature of field)。

選項分析

(A) 雙凸透鏡(biconvex lens):兩面皆為凸面,聚焦效果佳,但球面像差(spherical aberration)和斜向像散較明顯,不適合作為眼鏡鏡片。

(B) 雙凹透鏡(biconcave lens):兩面皆為凹面,發散效果佳,同樣存在明顯的斜向像散,視線偏離光軸時影像品質下降,不適合眼鏡應用。

(C) 平凸透鏡(plano-convex lens):一面為平面、一面為凸面,雖然比雙凸透鏡像差略少,但仍無法有效抑制斜向像散,不是眼鏡鏡片的首選。

(D) 新月形透鏡(meniscus lens) ✅:一面凸、一面凹,透過調整兩表面的曲率半徑,可在特定度數範圍內達到最佳形式(best form),大幅減少斜向像散。這是現代眼鏡鏡片的標準形狀。

答案解析

1908 年 Tscherning 提出「最佳形式透鏡」理論,將各種度數對應的最佳基弧(base curve)繪製成 Tscherning 橢圓(Tschernin

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