Optisten linssien geometrian ymmärtäminen

Kun optiset suunnittelijat puhuvat optisista linsseistä, he viittaavat yksittäiseen linssielementtiin tai linssielementtien ryhmään (kuva 1). Esimerkkejä monoliittisista linsseistä ovat tasokuverat (PCX) linssit, kaksoiskuverat (DCX) linssit, asfääriset linssit jne. Esimerkkejä komponenteista ovat telesentriset kuvantamislinssit, äärettömän korjausobjektiivit, säteen jatkeet jne. Jokainen yhdistelmä koostuu sarjasta linssielementtejä, joista jokaisella on oma linssin geometria, joka ohjaa valoa omalla tavallaan.

Kuva 1: Tasokupera linssi (yksi elementti vasemmalla) ja telesentrinen kuvantamislinssi (elementtien yhdistelmä oikealla)

Snellin taittumislaki

Ennen kuin perehdyt kuhunkin linssin geometriaan, harkitse, kuinka optiset linssit taivuttavat valoa käyttämällä taittoominaisuuksia. Taittuminen on tapa, jolla valo poikkeaa tietystä määrästä, kun se tulee väliaineeseen tai poistuu siitä. Poikkeama on väliaineen taitekertoimen ja valon kulman funktio pintanormaaliin nähden. Tätä ominaisuutta säätelee Snellin taittumislaki (yhtälö 1), jossa n1 on tulevan väliaineen taitekerroin, θ1 on tulevan valon kulma, n2 on taittavan väliaineen indeksi ja θ2 on taittuvan aineen kulma. valoa. Snellin laki kuvaa valon tulokulman ja läpäisykulman välistä suhdetta sen kulkiessa erilaisten välineiden läpi (kuva 2).

Snellin taittumislaki

Ennen kuin perehdyt kuhunkin linssin geometriaan, harkitse, kuinka optiset linssit taivuttavat valoa käyttämällä taittoominaisuuksia. Taittuminen on tapa, jolla valo poikkeaa tietystä määrästä, kun se tulee väliaineeseen tai poistuu siitä. Poikkeama on väliaineen taitekertoimen ja valon kulman funktio pintanormaaliin nähden. Tätä ominaisuutta säätelee Snellin taittumislaki (yhtälö 1), jossa n1 on tulevan väliaineen taitekerroin, θ1 on tulevan valon kulma, n2 on taittavan väliaineen indeksi ja θ2 on taittuvan aineen kulma. valoa. Snellin laki kuvaa valon tulokulman ja läpäisykulman välistä suhdetta sen kulkiessa erilaisten välineiden läpi (kuva 2).

Kuva 2: Snellin taittumislaki