Forstå geometrien af optiske linser

Når optiske designere taler om optiske linser, henviser de til en enkelt lenselement eller en gruppe af lenselementer (figur 1). Eksempler på monolithiske linser inkluderer plan-konveks (PCX) linser, dobbelt konveks (DCX) linser, asfæriske linser osv. Eksempler på komponentkomponenter er telecentriske billedlinser, uendelig korrektion objektiver, stråleudvidere osv. Hver kombination består af en række lenselementer, hver med en bestemt lensegeometri, der kontrollerer lyset på sin egen måde.

Figur 1: Plan-konveks lins (enkelt element på venstre side) og telecentrisk billedlins (kombination af elementer på højre side)

Snells brygningslov

Før du dykker ned i hver type linsegeometri, overvej, hvordan optiske lenser bøjer lys ved at bruge bremsningsegenskaber. Bremning er måden, hvorpå lys afviger fra en bestemt mængde, når det enten trænger ind i eller forlader et medium. Afvigelsen er en funktion af det bremsende indeks af materialet og vinklen af lyset i forhold til overfladenormalen. Denne egenskab styres af Snells lov om bremning (ligning 1), hvor n1 er det bremsende indeks af det indikente medium, θ1 er vinklen af det indikente lys, n2 er indeks af det bremmende medium, og θ2 er vinklen af det bremmende lys. Snells lov beskriver forholdet mellem incidensvinklen og transmissionsvinklen af lys, når det rejser gennem forskellige medier (figur 2).

Snells brygningslov

Før du dykker ned i hver type linsegeometri, overvej, hvordan optiske lenser bøjer lys ved at bruge bremsningsegenskaber. Bremning er måden, hvorpå lys afviger fra en bestemt mængde, når det enten trænger ind i eller forlader et medium. Afvigelsen er en funktion af det bremsende indeks af materialet og vinklen af lyset i forhold til overfladenormalen. Denne egenskab styres af Snells lov om bremning (ligning 1), hvor n1 er det bremsende indeks af det indikente medium, θ1 er vinklen af det indikente lys, n2 er indeks af det bremmende medium, og θ2 er vinklen af det bremmende lys. Snells lov beskriver forholdet mellem incidensvinklen og transmissionsvinklen af lys, når det rejser gennem forskellige medier (figur 2).

Figur 2: Snells lov om bremning