Förstå geometrin av optiska linser

När optikdesigner pratar om optiska linser syftar de på en enskild linskomponent eller en grupp av linskomponenter (figur 1). Exempel på monolitiska linser inkluderar plattkonvexa (PCX) linser, dubbelt konvexa (DCX) linser, asfäriska linser, etc. Exempel på sammansatta komponenter är telecentriska bildlinser, objektiv med oändlighetskorrektion, strålförstärkare, etc. Varje kombination består av en serie linskomponenter, var och en med en specifik linsgeometri som kontrollerar ljuset på sin egen sätt.

Figur 1: Plattkonvex lins (enskild komponent till vänster) och telecentrisk bildlins (kombination av komponenter till höger)

Snells brytningslag

Innan du dyker in i varje typ av linsgeometri, överväg hur optiska linser bugar ljus med hjälp av brekningsegenskaper. Breffning är sättet på vilket ljuset avviker från en viss mängd när det antingen tränger in i eller lämnar ett medium. Avvikelsen är en funktion av mediumets brekningsindex och ljusets vinkel i förhållande till ytnormalen. Denna egenskap styrts av Snells brefningslag (ekvation 1), där n1 är brekningsindexet för det incidenta mediumet, θ1 är vinkeln för det incidenta ljuset, n2 är indexet för det brefningsmediumet och θ2 är vinkeln för det brefningsljuset. Snells lag beskriver förhållandet mellan incidensvinkeln och transmissionsvinkeln för ljuset när det reser genom en mängd olika media (figur 2).

Snells brytningslag

Innan du dyker in i varje typ av linsgeometri, överväg hur optiska linser bugar ljus med hjälp av brekningsegenskaper. Breffning är sättet på vilket ljuset avviker från en viss mängd när det antingen tränger in i eller lämnar ett medium. Avvikelsen är en funktion av mediumets brekningsindex och ljusets vinkel i förhållande till ytnormalen. Denna egenskap styrts av Snells brefningslag (ekvation 1), där n1 är brekningsindexet för det incidenta mediumet, θ1 är vinkeln för det incidenta ljuset, n2 är indexet för det brefningsmediumet och θ2 är vinkeln för det brefningsljuset. Snells lag beskriver förhållandet mellan incidensvinkeln och transmissionsvinkeln för ljuset när det reser genom en mängd olika media (figur 2).

Figur 2: Snells brefningslag