Понять геометрию оптических линз

Когда оптические конструкторы говорят об оптических линзах, они имеют в виду либо одиночный линейный элемент, либо группу линзовых элементов (Рисунок 1). Примеры монолитных линз включают плоско-выпуклые (PCX) линзы, двояковыпуклые (DCX) линзы, асферические линзы и т.д. Примеры составных компонентов — телецентрические объективы для изображения, бесконечностные корректирующие объективы, бимовые расширители и т.д. Каждая комбинация состоит из серии линзовых элементов, каждый из которых имеет определенную геометрию линзы, которая управляет светом по-своему.

Рисунок 1: Плоско-выпуклая линза (одиночный элемент слева) и телецентрическая линза для изображения (комбинация элементов справа)

Закон преломления Снеллиуса

Прежде чем углубляться в каждый тип геометрии линз, рассмотрите, как оптические линзы изгибают свет с использованием свойств преломления. Преломление — это способ, которым свет отклоняется на определенную величину при входе или выходе из среды. Отклонение является функцией показателя преломления среды и угла падения света относительно нормали к поверхности. Это свойство регулируется законом преломления Снеллиуса (уравнение 1), где n1 — показатель преломления падающей среды, θ1 — угол падающего света, n2 — показатель преломления среды преломления, а θ2 — угол преломленного света. Закон Снеллиуса описывает взаимосвязь между углом падения и углом преломления света при его прохождении через различные среды (Рисунок 2).

Закон преломления Снеллиуса

Прежде чем углубляться в каждый тип геометрии линз, рассмотрите, как оптические линзы изгибают свет с использованием свойств преломления. Преломление — это способ, которым свет отклоняется на определенную величину при входе или выходе из среды. Отклонение является функцией показателя преломления среды и угла падения света относительно нормали к поверхности. Это свойство регулируется законом преломления Снеллиуса (уравнение 1), где n1 — показатель преломления падающей среды, θ1 — угол падающего света, n2 — показатель преломления среды преломления, а θ2 — угол преломленного света. Закон Снеллиуса описывает взаимосвязь между углом падения и углом преломления света при его прохождении через различные среды (Рисунок 2).

Рисунок 2: Закон преломления Снеллиуса