Розуміти геометрію оптичних лінз

Коли розробники оптики говорять про оптичні лінзи, вони мають на увазі окремий елемент лінзи або групу елементів лінзи (рис. 1). Приклади монолітних лінз включають плоскоопуклі (PCX) лінзи, подвійно опуклі (DCX) лінзи, асферичні лінзи тощо. Прикладами складових компонентів є телецентричні лінзи для формування зображення, об’єктиви з нескінченною корекцією, розширювачі променя тощо. Кожна комбінація складається з серії елементи лінзи, кожна з яких має певну геометрію лінзи, яка власним чином контролює світло.

Рисунок 1: Плоскоопукла лінза (один елемент ліворуч) і телецентрична лінза для формування зображення (комбінація елементів праворуч)

Закон заломлення світла Снелла

Перш ніж заглиблюватися в геометрію кожного типу лінзи, розглянемо, як оптичні лінзи вигинають світло за допомогою властивостей заломлення. Заломлення — це спосіб, у який світло відхиляється від певної величини, коли воно потрапляє в середовище або виходить із нього. Відхилення є функцією показника заломлення середовища та кута світла відносно нормалі до поверхні. Ця властивість регулюється законом заломлення Снелла (рівняння 1), де n1 — показник заломлення падаючого середовища, θ1 — кут падаючого світла, n2 — показник заломлюючого середовища, а θ2 — кут заломлення. світло. Закон Снелла описує взаємозв’язок між кутом падіння та кутом пропускання світла під час його проходження через різні середовища (рис. 2).

Закон заломлення світла Снелла

Перш ніж заглиблюватися в геометрію кожного типу лінзи, розглянемо, як оптичні лінзи вигинають світло за допомогою властивостей заломлення. Заломлення — це спосіб, у який світло відхиляється від певної величини, коли воно потрапляє в середовище або виходить із нього. Відхилення є функцією показника заломлення середовища та кута світла відносно нормалі до поверхні. Ця властивість регулюється законом заломлення Снелла (рівняння 1), де n1 — показник заломлення падаючого середовища, θ1 — кут падаючого світла, n2 — показник заломлюючого середовища, а θ2 — кут заломлення. світло. Закон Снелла описує взаємозв’язок між кутом падіння та кутом пропускання світла під час його проходження через різні середовища (рис. 2).

Рисунок 2: Закон заломлення Снелла