تاريخ عدسات الكاميرا وطريقة التصنيع والعمل

إن عدسة الكاميرا هي اختراع يحاول تكرار عملية العين البشرية. تمامًا مثل العين ، ترى العدسة صورة وتركزها وتنقل ألوانها ووضوحها وسطوعها عبر الكاميرا إلى الفيلم الفوتوغرافي ، الذي يسجل الصورة ، مثل ذاكرتنا ، للمعالجة والاستخدام المستقبلي. العدسات مصنوعة من الزجاج البصري أو البلاستيك. فهي تركز الأشعة الضوئية عن طريق انكسارها أو ثنيها حتى تلتقي أو تلتقي عند نقطة مشتركة.عدسة بسيطة “ترى” جيدًا من خلال مركزها ، لكن رؤيتها حول الحواف تميل إلى التمويه. يحدث التمويه وتغيرات الألوان وتشويه الخطوط وهالات الألوان حول الأشياء بسبب عيوب في العدسة تسمى الانحرافات. يمكن تصحيح بعض الانحرافات في العدسة البسيطة من خلال تشكيل سطح واحد أو كليهما بحيث تكون غير كروية. تختلف المنحنيات شبه الكروية مثل منحنيات القطع المكافئ ، بدلاً من البقاء ثابتة مثل انحناء الكرة. تقلل عدسة الكاميرا من آثار الانحرافات عن طريق استبدال عدسة بسيطة بمجموعة من العدسات تسمى عناصر العدسة ، وهي عدسات ذات أشكال مختلفة ومسافات فاصلة. تصبح العدسة أكثر تعقيدًا مع تحقيق تصحيح أكبر للرؤية. وستكون العدسة أيضًا أكثر تعقيدًا اعتمادًا على حجم الفتحة – الفتحة التي تسمح للضوء بالمرور – ونطاق الزوايا التي “تراها”. يستخدم تصميم العدسة للاعتماد على فن العيون وتجربة كبيرة. اليوم ، يمكن لبرامج الكمبيوتر ضبط شكل عناصر العدسة والمباعدة بينها ، وتحديد آثارها على بعضها البعض ، وتقييم تكاليف إنتاج العدسة.عادة ما يتم وصف عناصر العدسة من خلال شكلها. تنحني العدسة المحدبة إلى الخارج ؛ تنحني عدسة محدبة الوجهين إلى الخارج على كلا الجانبين ، وتكون العدسة المستوية المحدبة مستوية على جانب واحد ومنحنية إلى الخارج من جهة أخرى. هناك أيضًا عدسات مقعرة ، مقعرة ، وعدسات مستوية مقعرة. العناصر ليست متناظرة بالضرورة ويمكن أن تنحني على جانب واحد أكثر من الآخر. تؤدي سماكة منتصف العدسة بالنسبة لحوافها إلى تقارب أشعة الضوء أو التركيز. العدسات ذات الحواف السميكة والوسطاء الرفيعة تجعل أشعة الضوء تتشتت. تحتوي عدسة الكاميرا المعقدة على عدد من العناصر المجمعة خصيصًا. يؤدي الجمع بين تركيبة العناصر وشكلها وتجميعها إلى زيادة خصائص انحناء الضوء للعناصر الفردية إلى أقصى حد لإنتاج الصورة المطلوبة. يتم تركيز العدسة عن طريق تحريكها أقرب أو أبعد من الفيلم أو المستوى البؤري. يمكن أن تكون العدسة ملتوية ، مما يتسبب في تحرك عناصر العدسة للداخل وللخارج على طول سن لولب لولبي يتم تشكيله في غلاف العدسة. يؤدي تحريك العدسة أيضًا إلى تحريك مقياس على الغلاف يُظهر مسافة التركيز البؤري الأفضل.يعتبر الحاجز أو الحاجز جزءًا متخصصًا من العدسة. في الكاميرات البسيطة ، يكون التوقف هو توقف ثابت أو حلقة من الصفائح المعدنية السوداء التي يتم وضعها بشكل دائم أمام العدسة. تستخدم الكاميرات الصندوقية ، وكاميرات الاستوديو ، وبعض الكاميرات من صنع أوروبي نقطة انزلاق ، وهي عبارة عن شريط من المعدن ينزلق عبر مقدمة العدسة بين الأخاديد. لديها فتحتان أو أكثر بأحجام مختلفة هي الفتحات. تحتوي العدسات ذات التوقف المتغير على حلقة آلية على الجزء الخارجي من حامل العدسة ، مطبوعة بأرقام f-stop. من خلال قلب هذا الخاتم ، يمكن فتح الحجاب الحاجز أو إغلاقه.

التصميم
يبدأ تصميم عدسة الكاميرا بتحديد المصور الذي سيستخدمها. عند تحديد السوق ، يختار مصمم العدسات المواد البصرية والميكانيكية ، والتصميم البصري ، والطريقة المناسبة لصنع الأجزاء الميكانيكية ، ونوع الواجهة البينية بين العدسة والكاميرا ، بالنسبة لعدسات التركيز التلقائي. هناك اصطلاحات أو أنماط لفئات العدسات المختلفة ، بما في ذلك العدسات المقربة والزاوية العريضة والعدسة المقربة ، لذلك يتم توحيد بعض جوانب التصميم. التطورات في المواد تعطي المصممين الكثير من التحدي
ولكن. عند اختيار المواد ، يجب على المهندس النظر في مجموعة من المعادن للمكونات وأنواع مختلفة من النظارات والبلاستيك للعدسات ، مع مراعاة التكلفة النهائية للمصور.
عندما يكمل المصمم التصميم ، يتم اختبار أدائه من خلال محاكاة الكمبيوتر. تخبر برامج الكمبيوتر الخاصة بمصنعي العدسات المصمم بنوع الصورة أو الصورة التي ستنتجها العدسة في وسط الصورة وعلى حوافها لنطاق تشغيل العدسة. على افتراض أن العدسة اجتازت اختبار محاكاة الكمبيوتر ، تتم مراجعة معايير الأداء التي تم اختيارها في البداية مرة أخرى للتأكد من أن العدسة تلبي الاحتياجات المحددة. يتم تصنيع النموذج الأولي لاختبار الأداء الفعلي. يتم اختبار العدسة تحت درجات حرارة وظروف بيئية متفاوتة ، في كل موضع فتحة ، وفي كل طول بؤري لعدسات الزووم. يتم تصوير المخططات المستهدفة في المختبر ، وكذلك الظروف الميدانية للضوء والظل المتباين.
هناك حاجة إلى عمل تصميم إضافي إذا ركزت العدسة تلقائيًا ، لأن وحدة التركيز التلقائي (AF) يجب أن تعمل مع مجموعة من أجسام الكاميرا. تتطلب وحدة AF برنامجًا وتصميمًا ميكانيكيًا. يتم إجراء اختبار نموذج أولي واسع النطاق على هذه العدسات بسبب وظائفها المعقدة ولأن البرنامج مضبوط بدقة على كل عدسة.
مواد أولية
يتم وصف المواد الخام للعدسات نفسها ، والطلاء ، والأسطوانة ، أو غلاف عدسة الكاميرا ، وحوامل العدسات الموضحة أدناه في قسم التصنيع.
عملية التصنيع
طحن وتلميع عناصر العدسة
1 يتم توفير الزجاج البصري لمصنعي العدسات من قبل البائعين المتخصصين. عادة ، يتم توفيرها على شكل “لوحة مضغوطة” أو لوحة زجاجية مقطعة يتم قطع العناصر منها. يتم تشكيل العناصر الزجاجية لأشكال مقعرة أو محدبة بواسطة آلة مولد منحنى وهي مطحنة من الخطوة الأولى. للوصول إلى مواصفات شكلها ، تمر العدسة عبر سلسلة من العمليات التي يتم طحنها فيها عن طريق تلميع الجسيمات في الماء. تصبح جزيئات التلميع أصغر في كل خطوة مع تحسين العدسة. يختلف توليد المنحنى والطحن اللاحق في السرعة وفقًا لخصائص المواد البصرية الهشة والنعومة والأكسدة.
بعد الطحن والتلميع ، تتم توسيط العناصر بحيث تكون الحافة الخارجية للعدسة مثالية في المحيط بالنسبة للخط المركزي أو المحور البصري للعدسة. يتم إنتاج العدسات المصنوعة من البلاستيك أو الزجاج المستعبدين والراتنج من خلال نفس العمليات. يتم استخدام المواد المستعبدة في صنع العدسات ذات الأسطح غير الكروية ، وتسمى هذه العدسات “لا كروية هجينة”. تكتمل الأسطح الكروية لهذه العدسات أثناء التمركز.
عدسات طلاء
2 يتم طلاء العدسات المشكلة لحماية المواد من الأكسدة ، ومنع الانعكاسات ، وتلبية متطلبات “نقل الطيف المصمم” أو توازن اللون والتسليم. يتم تنظيف أسطح العدسة بعناية قبل الطلاء. تقنيات لتطبيق الطلاء والطلاء نفسها هي نقاط البيع الرئيسية لعدسات الشركة المصنعة وهي أسرار محمية بعناية. تتضمن بعض أنواع الطلاءات أكاسيد معدنية ، فلوريد سبائك خفيفة ، وطبقات من الكوارتز التي يتم تطبيقها على العدسات والمرايا من خلال عملية تفريغ. يمكن تطبيق عدة طبقات من الطلاء للحصول على أفضل انتقال للألوان والضوء ، لكن الطلاء المفرط يمكن أن يقلل الضوء الذي يمر عبر العدسة ويحد من فائدته.
إنتاج البرميل
3 يحتوي البرميل على الهيكل الذي يدعم عناصر العدسة المختلفة والخارجية التجميلية. تعد الحوامل المعدنية والأخاديد والأجزاء المتحركة من العدسة حاسمة لأداء العدسة ، ويتم تصنيعها وفقًا لتفاوتات محددة للغاية. قد تكون حوامل العدسات مصنوعة من النحاس أو الألومنيوم أو البلاستيك. معظم مكونات البراميل المعدنية مصبوبة وتشكيلها. تستمر الحوامل المعدنية لفترة أطول ، وتحافظ على أبعادها ، ويمكن تشكيلها بدقة أكبر ، ويمكن تفكيكها لاستبدال العناصر ، إذا لزم الأمر. حوامل البلاستيك هي أقل تكلفة وأخف وزنا. إذا كان البرميل مصنوعًا من البلاستيك الهندسي ، فإنه يتم إنتاجه بطريقة فعالة للغاية ودقيقة لقولبة الحقن.
تجميع العدسة
4 يتم إنتاج أجزاء أخرى من العدسة ، مثل الحجاب الحاجز ووحدة التركيز التلقائي ، على شكل مجموعات فرعية. يتكون الحجاب الحاجز للقزحية من أوراق منحنية مقطوعة من صفائح معدنية رقيقة. يتم تثبيت الأوراق المعدنية في مكانها بواسطة لوحين. لوح واحد ثابت ، يتحرك الآخر ، وله فتحات للدبابيس المنزلقة. تقوم هذه الشرائح بتمرير الأوراق إلى الخلف باتجاه البرميل لفتح الحجاب الحاجز أو في المنتصف لإغلاق الفتحة أثناء تدوير حلقة f-stop. يتم تثبيت مجموعة الحجاب الحاجز في مكانها عندما يتم تركيب حامل العدسة على نهاية البرميل. يتم أيضًا إضافة التركيز التلقائي ، ويتم وضع العناصر البصرية ، ويتم إغلاق العدسة. بعد التجميع النهائي ، يتم تعديل العدسة وفحصها بدقة. يجب أن تستوفي معايير التصميم للدقة البصرية ، وظيفة ميكانيكية ، واستجابة التركيز التلقائي. يمكن أيضًا اختبار العدسات عن طريق تعريضها للصدمات والإسقاط والاهتزاز.
مراقبة الجودة
تختلف أساليب تصنيع العدسات اختلافًا كبيرًا بين الشركات. يستخدم البعض الأتمتة الكاملة بما في ذلك الروبوت الصناعي s لتصنيع منتجاتهم ، والبعض الآخر يستخدم خطوط تجميع كبيرة ، ولا يزال آخرون يفتخرون بالحرف اليدوية. الجودة والدقة ضرورية لإنتاج العدسات ، بغض النظر عن نهج التصنيع. يتم فحص المواد والمكونات الواردة بدقة للتأكد من الجودة والامتثال للمواصفات الهندسية. يتم أيضًا فحص العمليات المؤتمتة باستمرار وتخضع لفحوصات التسامح. يتم تنفيذ الحرف اليدوية فقط من قبل الحرفيين المهرة الذين لديهم سنوات طويلة من التدريب. يتم دمج اختبارات ضبط الجودة والضغط في كل خطوة من خطوات التصنيع ، ويتم قياس العناصر والمكونات بأدوات دقيقة. يتم التحكم في بعض أجهزة القياس بالليزر ويمكنها اكتشاف انحرافات أقل من 0.
المستقبل

تتمتع عدسات الكاميرا بتطورات جديدة في العديد من المجالات. أدى اهتمام المستهلك بأفضل الصور بأقل تكلفة إلى كاميرات يمكن التخلص منها بعدسات بسيطة ولكنها فعالة. العدسات المخصصة للمصورين المحترفين وللاستخدامات المتخصصة مثل مناظير أو تلسكوبات عالية الأداء مصنوعة من نظارات غريبة و “غير مفضلة” تكون أكثر حساسية ومكلفة ويصعب الحصول عليها من المواد التقليدية. تسمى هذه المواد “التشتت غير الطبيعي” لأنها تدمج كل الألوان في الضوء التي تمر عبر العدسة لإنتاج أفضل الصور ، بدلاً من السماح للألوان بالتشتت مثل العدسة البسيطة. الماء والسوائل الأخرى تنحني أيضًا للضوء ، وقد حدد العلماء سوائل مشتتة بشكل غير طبيعي ويمكن حبسها بين طبقات من الزجاج العادي لإنتاج نفس جودة الصورة مثل الزجاج البصري الغريب. الزجاج العادي أو “المفضل” (المفضل بسبب التكلفة المنخفضة والعملية) ملتصق حول السائل بمادة لاصقة مرنة من السيليكون. قد تستبدل “العدسة السائلة” الناتجة عدة عناصر في عدسة بجودة احترافية. كما أنه يقلل من الطلاء المطلوب وكمية تلميع العدسة اللازمة لأن السائل يملأ العيوب في الزجاج. يتم تقليل تكلفة العدسة ، ويتم تحسين خصائص انتقال الضوء. يستعد مصنعو العدسات في الولايات المتحدة واليابان وأوروبا لإنتاج عدسات سائلة في المستقبل القريب. الزجاج (المفضل بسبب التكلفة المنخفضة والعملية) ملتصق حول السائل بمادة لاصقة مرنة من السيليكون. قد تستبدل “العدسة السائلة” الناتجة عدة عناصر في عدسة بجودة احترافية. كما أنه يقلل من الطلاء المطلوب وكمية تلميع العدسة اللازمة لأن السائل يملأ العيوب في الزجاج. يتم تقليل تكلفة العدسة ، ويتم تحسين خصائص انتقال الضوء. يستعد مصنعو العدسات في الولايات المتحدة واليابان وأوروبا لإنتاج عدسات سائلة في المستقبل القريب. الزجاج (المفضل بسبب التكلفة المنخفضة والعملية) ملتصق حول السائل بمادة لاصقة مرنة من السيليكون. قد تستبدل “العدسة السائلة” الناتجة عدة عناصر في عدسة بجودة احترافية. كما أنه يقلل من الطلاء المطلوب وكمية تلميع العدسة اللازمة لأن السائل يملأ العيوب في الزجاج. يتم تقليل تكلفة العدسة ، ويتم تحسين خصائص انتقال الضوء. يستعد مصنعو العدسات في الولايات المتحدة واليابان وأوروبا لإنتاج عدسات سائلة في المستقبل القريب. كما أنه يقلل من الطلاء المطلوب وكمية تلميع العدسة اللازمة لأن السائل يملأ العيوب في الزجاج. يتم تقليل تكلفة العدسة ، ويتم تحسين خصائص انتقال الضوء. يستعد مصنعو العدسات في الولايات المتحدة واليابان وأوروبا لإنتاج عدسات سائلة في المستقبل القريب. كما أنه يقلل من الطلاء المطلوب وكمية تلميع العدسة اللازمة لأن السائل يملأ العيوب في الزجاج. يتم تقليل تكلفة العدسة ، ويتم تحسين خصائص انتقال الضوء. يستعد مصنعو العدسات في الولايات المتحدة واليابان وأوروبا لإنتاج عدسات سائلة في المستقبل القريب.

مترجم بواسطة شبكة إشراق العالم من مرجعه .

ما هو مفهوم العدسات في الفيزياء؟

العدسات وأنواعها؟
عبير عتوم – نوفمبر 6-2020م

يمكن تعريف العدسة بأنها قطعة من الزجاج أو مادة شفافة أخرى، تُستخدم لتشكيل صورة لكائن عن طريق تركيز أشعة الضوء من الكائن، والعدسة عبارة عن قطعة من مادة شفافة، عادة ما تكون دائرية الشكل ذات سطحين مصقولين، أحدهما أو كلاهما منحني وقد يكون إما محدب (منتفخ) أو مقعر (منخفض). تكون المنحنيات دائمًا تقريبًا كروية؛ أي أن نصف قطر الانحناء ثابت، وتتمتع العدسة بخاصية قيّمة تتمثل في تكوين صور للأشياء الموجودة في الجزء الأمامي منها، حيث تُستخدم العدسات الفردية في النظارات، العدسات اللاصقة، مكبرات الجيب، مكثفات الإسقاط، أضواء الإشارة، محددات الرؤية، وكاميرات الصندوق البسيط. غالبًا ما يتم دمج عدد من العدسات المصنوعة من مواد مختلفة معًا كعدسة مركبة في أنبوب للسماح بتصحيح الانحرافات، إذ تُستخدم العدسات المركبة في أدوات مثل الكاميرات والمجاهر والتلسكوبات. المبادئ التي تعمل بها العدسات: تنتج العدسة تأثير تركيزها لأن الضوء ينتقل في العدسة بشكل أبطأ منه في الهواء المحيط، لذلك يحدث الانكسار، وهو انحناء مفاجئ، لحزمة الضوء في كل من المكان الذي يدخل فيه الحزمة إلى العدسة ويخرج من العدسة في الهواء. تحتوي العدسة الواحدة على سطحين متقابلين منتظمين بدقة؛ حيث كلا السطحين منحنيان أو أحدهما منحني والآخر مستوي، ويمكن تصنيف العدسات وفقًا لسطوحها على أنها ثنائية الوجه، مستوية محدبة، محدبة مقعرة (متقاربة الغضروف المفصلي)، مقعرة ثنائية التحدب، مقعر مستوي، مقعر محدب (هلالة متباعدة). بسبب انحناء أسطح العدسة، تنكسر الأشعة المختلفة لحزمة الضوء الساقط من خلال زوايا مختلفة، بحيث يمكن أن تتلاقى الحزمة الكاملة من الأشعة المتوازية أو تبدو وكأنها تنحرف عن نقطة واحدة، وتسمى هذه النقطة بالنقطة المحورية أو التركيز الرئيسي للعدسة (غالبًا ما يتم تصويرها في الرسوم البيانية الشعاعية على أنها F). يتسبب انكسار أشعة الضوء المنعكس من أو المنبعث من جسم ما في تكوين صورة بصرية للكائن، بحيث قد تكون هذه الصورة إما حقيقية، ويمكن تصويرها أو مرئية على الشاشة – أو افتراضية – مرئية فقط عند النظر إلى العدسة، كما هو الحال في المجهر، وقد تكون الصورة أكبر أو أصغر بكثير من الكائن، اعتمادًا على البعد البؤري للعدسة وعلى المسافة بين العدسة والجسم. الطول البؤري للعدسة هو المسافة من مركز العدسة إلى النقطة التي تتشكل فيها صورة كائن بعيد، وتشكل العدسة طويلة البؤرة صورة أكبر لجسم بعيد، بينما تشكل العدسة ذات التركيز القصير صورة صغيرة. عادة لا تكون الصورة المكونة بعدسة واحدة جيدة بما يكفي لعمل دقيق في مجالات مثل علم الفلك والفحص المجهري والتصوير؛ هذا لأن مخروط الأشعة المنبعث من نقطة واحدة في جسم بعيد لا يتحد في نقطة مثالية بواسطة العدسة ولكنه يشكل بدلاً من ذلك بقعة صغيرة من الضوء. تُعرف هذه العيوب وغيرها من العيوب الفطرية في صورة العدسة لنقطة جسم واحدة بالزيغ، ولتصحيح مثل هذه الانحرافات، غالبًا ما يكون من الضروري الجمع بين عدة عناصر عدسة واحدة (عدسات مفردة)، بعضها قد يكون محدبًا وبعضها مقعر، وبعضها مصنوع من زجاج كثيف عالي الانكسار أو عالي التشتت، والبعض الآخر مصنوع من زجاج منخفض – زجاج عاكس أو منخفض التشتت. يمكن لصق عناصر العدسة معًا أو تركيبها عند فواصل محسوبة بعناية لتصحيح انحرافات العناصر الفردية والحصول على صورة ذات حدة مقبولة، ويضمن التثبيت الدقيق أيضًا أن جميع العدسات تتمركز بشكل صحيح؛ أي أن مراكز الانحناء لجميع أسطح العدسة تقع على خط مستقيم واحد يسمى المحور الرئيسي للعدسة. المقياس المستخدم بشكل متكرر لجودة أي نظام عدسات هو قدرته على تكوين صورة حادة بما يكفي لفصل أو حل نقطتين أو خطين قريبين جدًا في كائن ما، إذ تعتمد قوة الحل على مدى جودة تصحيح الانحرافات المختلفة في نظام العدسة. أنواع العدسات: أبسط عدسة مركبة هي عبارة عن تركيبة رقيقة مثبتة من عدستين فرديتين، مثل تلك المستخدمة في الهدف (العدسة الأقرب للجسم) لتلسكوب انكسار صغير، وقد تحتوي أهداف المجهر على ما يصل إلى ثمانية أو تسعة عناصر، وبعضها قد يكون مصنوعًا من مواد مختلفة من أجل جلب جميع ألوان الضوء إلى بؤرة عامة، وبالتالي منع الانحراف اللوني. قد تحتوي العدسات الموضوعية المستخدمة في الكاميرات من عنصرين إلى 10 عناصر، في حين أن ما يسمى بالزوم أو العدسة ذات البعد البؤري المتغير قد تحتوي على ما يصل إلى 18 أو 20 عنصرًا في عدة مجموعات، ويمكن تحريك المجموعات المختلفة على طول المحور بواسطة رافعات أو الكاميرات من أجل إحداث التغيير المطلوب في البعد البؤري دون تغيير المستوى البؤري. تختلف العدسات أيضًا اختلافًا كبيرًا في القطر، من صغيرة مثل 0.16 سم (1/16 بوصة) لعنصر في مجهر موضوعي إلى حجم يصل إلى 100 سم (40 بوصة) لهدف تلسكوب فلكي، وفي العواكس وأنواع أخرى من التلسكوبات الفلكية، تُستخدم المرايا المقعرة للهدف بدلاً من العدسات. هناك أنواع مختلفة من العدسات، وتختلف العدسات عن بعضها البعض من حيث شكلها والمواد التي صنعت منها، إن العدسات المتماثلة عبر محورها الأفقي – المعروف باسم المحور الرئيسي تصنف العدسات على أنها عدسات متقاربة وعدسات متباينة، حيث إن العدسة المتقاربة هي العدسة التي تقرب أشعة الضوء التي تسير بالتوازي مع محورها الرئيسي. يمكن التعرف على العدسات المتقاربة من خلال شكلها؛ فهي سميكة نسبيًا عبر الوسط ورقيقة عند الحواف العلوية والسفلية، أما العدسة المتباعدة فهي العدسة التي تشعب أشعة الضوء التي تسير بالتوازي مع محورها الرئيسي، ويمكن أيضًا تحديد العدسات المتباينة من خلال شكلها؛ فهي رقيقة نسبيًا عبر منتصفها وسميكة عند حوافها العلوية والسفلية. العدسة المحدبة المزدوجة متماثلة عبر محورها الأفقي والرأسي، إذ يمكن اعتبار كل وجه من وجهي العدسة على أنهما في الأصل جزء من كرة، وحقيقة أن العدسة المحدبة المزدوجة أكثر سمكًا عبر منتصفها هي مؤشر على أنها ستلتقي أشعة الضوء التي تسير بالتوازي مع محورها الرئيسي. العدسة المحدبة المزدوجة هي عدسة متقاربة، والعدسة المقعرة المزدوجة متناظرة أيضًا عبر محورها الأفقي والرأسي، إذ يمكن اعتبار وجهي العدسة المقعرة المزدوجة على أنهما في الأصل جزء من كرة. حقيقة أن العدسة المقعرة المزدوجة أرق عبر منتصفها هي مؤشر على أنها ستشتت أشعة الضوء التي تسير بالتوازي مع محورها الرئيسي، والعدسة المقعرة المزدوجة هي عدسة متباعدة، هذان النوعان من العدسات – العدسة المحدبة المزدوجة والعدسة المقعرة المزدوجة ستكون الأنواع الرئيسية من العدسات. البعد البؤري: إذا كان يُعتقد أن العدسة المتماثلة هي شريحة من كرة، فسيكون هناك خط يمر عبر مركز الكرة ويلتصق بالمرآة في مركز العدسة بالضبط، ويُعرف هذا الخط التخيلي بالمحور الرئيسي، إذ تحتوي العدسة أيضًا على محور عمودي وهمي يقسم العدسة المتماثلة إلى نصفين. إن أشعة الضوء الساقطة باتجاه أي من وجهي العدسة والسفر بالتوازي مع المحور الرئيسي سوف تتقارب أو تتباعد، إذا تقاربت أشعة الضوء (كما في العدسة المتقاربة)، فسوف تتقارب إلى نقطة، حيث تُعرف هذه النقطة بالنقطة المحورية للعدسة المتقاربة، أما إذا تباعدت أشعة الضوء (كما هو الحال في عدسة متباينة)، فيمكن تتبع الأشعة المتباعدة للخلف حتى تتقاطع عند نقطة ما، حيث تُعرف نقطة التقاطع هذه بالنقطة المحورية لعدسة متباينة. يتم الإشارة إلى النقطة المحورية بالحرف F، ويلاحظ أن كل عدسة لها نقطتا تركيز – واحدة على كل جانب من جوانب العدسة، وذلك على عكس المرايا، يمكن أن تسمح العدسات للضوء بالمرور عبر أي من الوجهين، اعتمادًا على المكان الذي تأتي منه الأشعة الساقطة. بعد ذلك، تحتوي كل عدسة على نقطتي تنسيق محتملتين، وتُعرف المسافة من المرآة إلى النقطة البؤرية بالبعد البؤري (يُختصر بـ f)، ومن الناحية الفنية، لا تحتوي العدسة على مركز انحناء ومع ذلك، تحتوي العدسة على نقطة تخيلية نشير إليها على أنها النقطة 2F، هذه هي النقطة الموجودة على المحور الرئيسي والتي تبعد ضعف المسافة عن المحور الرأسي مثل النقطة المحورية. العدسة هي مجرد قطعة أرضي أو مصبوبة بعناية من مادة شفافة تنكسر أشعة الضوء بطريقة تشكل صورة، ويمكن اعتبار العدسات على أنها سلسلة من موشورات الانكسار الصغيرة، كل منها ينكسر الضوء لإنتاج صورته الخاصة، وعندما تعمل هذه المناشير معًا، فإنها تنتج صورة ساطعة مركزة على نقطة. يوفر مقاعد البدلاء التفاعلية مقعدًا بصريًا افتراضيًا لاستكشاف الصور التي تشكلها المرايا والعدسات، حيث يمكن تعديل ارتفاع الكائن (إما شمعة أو سهم أو مجموعة من الأحرف) بسهولة، ويمكن أيضًا تغيير البعد البؤري للمرآة أو العدسة، إذ يمكن للمتعلمين سحب الكائن للخلف وللأمام على طول المحور الرئيسي وملاحظة كيف يتغير هذا الموضع والحجم والاتجاه للصورة، وقيم مسافات وارتفاعات الكائن والصورة متدرجة في المحاكاة ويتم تحديثها في الوقت الفعلي.