Разберете геометрията на оптичните лещи

Когато оптичните дизайнери говорят за оптични лещи, те имат предвид един елемент на леща или група от елементи на леща (Фигура 1). Примерите за монолитни лещи включват плоско-изпъкнали (PCX) лещи, двойно изпъкнали (DCX) лещи, асферични лещи и т.н. Примери за съставни компоненти са телецентрични лещи за изображения, обективи за безкрайна корекция, удължители на лъча и т.н. Всяка комбинация се състои от серия от елементи на лещи, всяка със специфична геометрия на лещата, която контролира светлината по свой начин.

Фигура 1: Плоско-изпъкнала леща (единичен елемент вляво) и телецентрична леща за изображения (комбинация от елементи вдясно)

Закон за пречупване на Снел

Преди да се задълбочите във всеки тип геометрия на лещата, помислете как оптичните лещи огъват светлината, използвайки свойствата на пречупване. Пречупването е начинът, по който светлината се отклонява от определено количество, когато влиза или напуска среда. Отклонението е функция на индекса на пречупване на средата и ъгъла на светлината спрямо нормалата на повърхността. Това свойство се управлява от закона за пречупване на Снел (уравнение 1), където n1 е индексът на пречупване на падащата среда, θ1 е ъгълът на падащата светлина, n2 е индексът на пречупващата среда и θ2 е ъгълът на пречупващата среда. светлина. Законът на Снел описва връзката между ъгъла на падане и ъгъла на предаване на светлината, докато тя преминава през различни среди (Фигура 2).

Закон за пречупване на Снел

Преди да се задълбочите във всеки тип геометрия на лещата, помислете как оптичните лещи огъват светлината, използвайки свойствата на пречупване. Пречупването е начинът, по който светлината се отклонява от определено количество, когато влиза или напуска среда. Отклонението е функция на индекса на пречупване на средата и ъгъла на светлината спрямо нормалата на повърхността. Това свойство се управлява от закона за пречупване на Снел (уравнение 1), където n1 е индексът на пречупване на падащата среда, θ1 е ъгълът на падащата светлина, n2 е индексът на пречупващата среда и θ2 е ъгълът на пречупващата среда. светлина. Законът на Снел описва връзката между ъгъла на падане и ъгъла на предаване на светлината, докато тя преминава през различни среди (Фигура 2).

Фигура 2: Закон за пречупване на Snell