Comprendre la géométrie des lentilles optiques

Lorsque les concepteurs optiques parlent de lentilles optiques, ils font référence à un seul élément de lentille ou à un groupe d'éléments de lentille (Figure 1). Des exemples de lentilles monolithiques comprennent les lentilles plan-convexes (PCX), les lentilles doublement convexes (DCX), les lentilles asphériques, etc. Des exemples de composants sont les lentilles d'imagerie télécentriques, les objectifs de correction à l'infini, les prolongateurs de faisceau, etc. Chaque combinaison consiste en une série de éléments de lentille, chacun avec une géométrie de lentille spécifique qui contrôle la lumière à sa manière.

Figure 1 : Lentille plan-convexe (élément unique à gauche) et lentille d'imagerie télécentrique (combinaison d'éléments à droite)

Loi de réfraction de Snell

Avant d'examiner chaque type de géométrie de lentille, réfléchissez à la façon dont les lentilles optiques courbent la lumière en utilisant leurs propriétés de réfraction. La réfraction est la façon dont la lumière s'écarte d'une certaine quantité lorsqu'elle entre ou sort d'un milieu. L'écart est fonction de l'indice de réfraction du milieu et de l'angle de la lumière par rapport à la normale à la surface. Cette propriété est régie par la loi de réfraction de Snell (équation 1), où n1 est l'indice de réfraction du milieu incident, θ1 est l'angle de la lumière incidente, n2 est l'indice du milieu réfringent et θ2 est l'angle du milieu réfringent. lumière. La loi de Snell décrit la relation entre l'angle d'incidence et l'angle de transmission de la lumière lorsqu'elle traverse divers milieux (Figure 2).

Loi de réfraction de Snell

Avant d'examiner chaque type de géométrie de lentille, réfléchissez à la façon dont les lentilles optiques courbent la lumière en utilisant leurs propriétés de réfraction. La réfraction est la façon dont la lumière s'écarte d'une certaine quantité lorsqu'elle entre ou sort d'un milieu. L'écart est fonction de l'indice de réfraction du milieu et de l'angle de la lumière par rapport à la normale à la surface. Cette propriété est régie par la loi de réfraction de Snell (équation 1), où n1 est l'indice de réfraction du milieu incident, θ1 est l'angle de la lumière incidente, n2 est l'indice du milieu réfringent et θ2 est l'angle du milieu réfringent. lumière. La loi de Snell décrit la relation entre l'angle d'incidence et l'angle de transmission de la lumière lorsqu'elle traverse divers milieux (Figure 2).

Figure 2 : Loi de réfraction de Snell