Comprendere la geometria delle lenti ottiche

Quando i progettisti ottici parlano di lenti ottiche, si riferiscono a un singolo elemento di lente o a un gruppo di elementi di lente (Figura 1). Esempi di lenti monolitiche includono lenti piano-convesse (PCX), lenti doppiamente convesse (DCX), lenti asferiche, ecc. Esempi di componenti sono lenti per imaging telecentrico, obiettivi di correzione all'infinito, estensori del raggio, ecc. Ciascuna combinazione è costituita da una serie di elementi dell'obiettivo, ciascuno con una geometria specifica dell'obiettivo che controlla la luce a modo suo.

Figura 1: Lente piano-convessa (elemento singolo a sinistra) e lente per imaging telecentrica (combinazione di elementi a destra)

Legge di rifrazione di Snell

Prima di approfondire ciascun tipo di geometria delle lenti, considera come le lenti ottiche piegano la luce utilizzando le proprietà di rifrazione. La rifrazione è il modo in cui la luce devia da una certa quantità quando entra o esce da un mezzo. La deviazione è funzione dell'indice di rifrazione del mezzo e dell'angolo della luce rispetto alla normale alla superficie. Questa proprietà è governata dalla Legge di rifrazione di Snell (equazione 1), dove n1 è l'indice di rifrazione del mezzo incidente, θ1 è l'angolo della luce incidente, n2 è l'indice del mezzo rifrangente e θ2 è l'angolo della luce incidente leggero. La legge di Snell descrive la relazione tra l'angolo di incidenza e l'angolo di trasmissione della luce mentre viaggia attraverso una varietà di mezzi (Figura 2).

Legge di rifrazione di Snell

Prima di approfondire ciascun tipo di geometria delle lenti, considera come le lenti ottiche piegano la luce utilizzando le proprietà di rifrazione. La rifrazione è il modo in cui la luce devia da una certa quantità quando entra o esce da un mezzo. La deviazione è funzione dell'indice di rifrazione del mezzo e dell'angolo della luce rispetto alla normale alla superficie. Questa proprietà è governata dalla Legge di rifrazione di Snell (equazione 1), dove n1 è l'indice di rifrazione del mezzo incidente, θ1 è l'angolo della luce incidente, n2 è l'indice del mezzo rifrangente e θ2 è l'angolo della luce incidente leggero. La legge di Snell descrive la relazione tra l'angolo di incidenza e l'angolo di trasmissione della luce mentre viaggia attraverso una varietà di mezzi (Figura 2).

Figura 2: Legge di rifrazione di Snell