Verstehe die Geometrie von optischen Linsen

Wenn Optikentwickler über optische Linsen sprechen, beziehen sie sich auf ein einzelnes Linsenelement oder eine Gruppe von Linsenelementen (Abbildung 1). Beispiele für monolithische Linsen umfassen plano-konvexe (PCX) Linsen, doppelt konvexe (DCX) Linsen, asphärische Linsen usw. Beispiele für zusammengesetzte Komponenten sind telezentrische Abbildungslinsen, Unendlichkeitskorrekturobjektive, Strahlenerweiterer usw. Jede Kombination besteht aus einer Reihe von Linsenelementen, jedes mit einer spezifischen Linsengeometrie, die das Licht auf eigene Weise steuert.

Abbildung 1: Plano-konvexe Linse (einzelnes Element links) und telezentrische Abbildungslinse (Kombination von Elementen rechts)

Snellysches Brechungsgesetz

Bevor wir uns mit jeder Art von Linsegeometrie beschäftigen, betrachten Sie, wie optische Linsen Licht mittels Brechereigenschaften biegen. Die Brechung ist die Art und Weise, wie sich Licht um einen bestimmten Betrag verschiebt, wenn es in oder aus einem Medium eintritt. Die Verschiebung ist eine Funktion des Brechungsindexes des Mediums und des Winkels des Lichts im Verhältnis zur Oberflächennormalen. Diese Eigenschaft wird durch Snellsches Brechungsgesetz (Gleichung 1) bestimmt, wobei n1 der Brechungsindex des einfallenden Mediums, θ1 der Winkel des einfallenden Lichts, n2 der Index des brechenden Mediums und θ2 der Winkel des brechenden Lichts ist. Das Snell'sche Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und dem Transmissionswinkel des Lichts, während es sich durch verschiedene Medien bewegt (Abbildung 2).

Snellysches Brechungsgesetz

Bevor wir uns mit jeder Art von Linsegeometrie beschäftigen, betrachten Sie, wie optische Linsen Licht mittels Brechereigenschaften biegen. Die Brechung ist die Art und Weise, wie sich Licht um einen bestimmten Betrag verschiebt, wenn es in oder aus einem Medium eintritt. Die Verschiebung ist eine Funktion des Brechungsindexes des Mediums und des Winkels des Lichts im Verhältnis zur Oberflächennormalen. Diese Eigenschaft wird durch Snellsches Brechungsgesetz (Gleichung 1) bestimmt, wobei n1 der Brechungsindex des einfallenden Mediums, θ1 der Winkel des einfallenden Lichts, n2 der Index des brechenden Mediums und θ2 der Winkel des brechenden Lichts ist. Das Snell'sche Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und dem Transmissionswinkel des Lichts, während es sich durch verschiedene Medien bewegt (Abbildung 2).

Abbildung 2: Snellsches Brechungsgesetz