Comprendre la géométrie des lentilles optiques

Lorsque les concepteurs optiques parlent de lentilles optiques, ils font référence à un élément de lentille unique ou à un groupe d'éléments de lentille (Figure 1). Des exemples de lentilles monolithiques incluent les lentilles plano-convexes (PCX), les lentilles doublement convexes (DCX), les lentilles asphériques, etc. Des exemples de composants incluent les objectifs d'imagerie télécentrique, les objectifs à correction infinie, les élargisseurs de faisceau, etc. Chaque combinaison consiste en une série d'éléments de lentille, chacun ayant une géométrie spécifique qui contrôle la lumière à sa manière.

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

Loi de réfraction de Snell

Avant d'entrer dans le détail de chaque type de géométrie de lentille, considérez comment les lentilles optiques courbent la lumière en utilisant les propriétés de réfraction. La réfraction est la manière dont la lumière s'écarte d'une certaine quantité lorsqu'elle entre ou sort d'un milieu. L'écart est une fonction de l'indice de réfraction du milieu et de l'angle de la lumière par rapport à la normale de 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 réfractant, et θ2 est l'angle de la lumière réfractée. La loi de Snell décrit la relation entre l'angle d'incidence et l'angle de transmission de la lumière lorsqu'elle voyage à travers divers milieux (Figure 2).

Loi de réfraction de Snell

Avant d'entrer dans le détail de chaque type de géométrie de lentille, considérez comment les lentilles optiques courbent la lumière en utilisant les propriétés de réfraction. La réfraction est la manière dont la lumière s'écarte d'une certaine quantité lorsqu'elle entre ou sort d'un milieu. L'écart est une fonction de l'indice de réfraction du milieu et de l'angle de la lumière par rapport à la normale de 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 réfractant, et θ2 est l'angle de la lumière réfractée. La loi de Snell décrit la relation entre l'angle d'incidence et l'angle de transmission de la lumière lorsqu'elle voyage à travers divers milieux (Figure 2).

Figure 2 : Loi de réfraction de Snell