Разбиране на геометрията на оптичните линзи

Когато оптическите проектионери говорят за оптични лещи, те се отнасят до единичен лещов елемент или група от лещови елементи (Фигура 1). Примери за монолитни лещи включват плоско-изпъкнали (PCX) лещи, двойно изпъкнали (DCX) лещи, асферични лещи и т.н. Примери за компоненти са телецентрични имажни лещи, обекти за корекция на безкрайност, лещи за разширяване на лъча и др. Всяка комбинация се състои от серия от лещови елементи, всеки с определена лещова геометрия, която контролира светлината по собствения си начин.

Фигура 1: Плоско-изпъкнала леща (единичен елемент отляво) и телецентрична имажна леща (комбинация от елементи отдясно)

Законът за преломяване на Снел

Преди да се погърнем във всяка вид линзова геометрия, разгледайте как оптичните линзи извиват светлината, използвайки свойствата на пречупването. Пречупването е начинът, по който светлината се отклонява с определена стойност, докато влизя или напуска среда. Отклонението е функция на рефрактивния индекс на средата и ъгъла на светлината спрямо нормалата на повърхнината. Това свойство е регулирано от Снеловия закон за пречупване (уравнение 1), където n1 е рефрактивният индекс на падащата среда, θ1 е ъгълът на падащата светлина, n2 е индексът на пречупващата среда, а θ2 е ъгълът на пречупващата светлина. Снеловият закон описва връзката между ъгъла на падане и ъгъла на предаване на светлината, докато тя пътува през различни среди (Фигура 2).

Законът за преломяване на Снел

Преди да се погърнем във всяка вид линзова геометрия, разгледайте как оптичните линзи извиват светлината, използвайки свойствата на пречупването. Пречупването е начинът, по който светлината се отклонява с определена стойност, докато влизя или напуска среда. Отклонението е функция на рефрактивния индекс на средата и ъгъла на светлината спрямо нормалата на повърхнината. Това свойство е регулирано от Снеловия закон за пречупване (уравнение 1), където n1 е рефрактивният индекс на падащата среда, θ1 е ъгълът на падащата светлина, n2 е индексът на пречупващата среда, а θ2 е ъгълът на пречупващата светлина. Снеловият закон описва връзката между ъгъла на падане и ъгъла на предаване на светлината, докато тя пътува през различни среди (Фигура 2).

Фигура 2: Снелов закон за пречупване