Introduction to Lens Design

Das Buch beruht auf einer Vorlesung für den Entwurf optischer Linsen, die an der Universität von Alabama im Rahmen eines Doktorandenprogramms für optische Wissenschaften gehalten wurde. Die 38 Kapitel des Buches sind eng an Joseph Geary´s Konzept für diese Vorlesung angelehnt. Allerdings wurde der Inhalt soweit überarbeitet und angepasst, dass er auch für Leser geeignet ist, die sich das Thema im Selbststudium aneignen wollen.

Sie finden mehr als 450 Illustrationen, zahlreiche Beispiele, Probleme und die dazugehörigen Lösungswege. Hauptsächlich für das Selbststudium gedacht, kann das Buch als vollwertiges Lehrbuch für den Entwurf brechender optischer Elemente verwendet werden. Auch wenn im Titel der Entwurf von Linsensystemen steht, so ist der Ansatz doch sehr allgemein gehalten und das Buch versorgt Optikentwickler mit Werkzeugen und Fähigkeiten, die bei der steigenden Verbreitung von Optiken in der technischen Anwendung nützlich sind.

Die Themen folgen im allgemeinen der historischen Entwicklung der fotografischen Linse. Zehn Probleme des Entwurfs von fotografischen Linsen werden vorgestellt, beginnend bei der einfachen Wollaston-Linse bis hin zur komplexen achromatischen Linse für Teleobjektive. Das Buch berücksichtigt, dass es für moderne optische Entwürfe erforderlich ist, diese auch mit Hilfe kommerziell erhältlicher Software zu beschreiben. Hier wird ZEMAX als Basis verwendet, aber andere Produkte doch nicht ausgeschlossen. Entwürfe und Berechnungen von Hand auf der Basis dünner Linsen stehen am Beginn jedes Problems, das hier mit Hilfe von ZEMAX behandelt wird. Paraxiale Strahldurchrechnung und Berechnung der Bildfehler werden im großem Umfang behandelt. Konsequenterweise sind somit alle Entwürfe grundlegend in der Theorie verankert.

Die Entwurfsprinzipien, die das Buch abdeckt sind: Verschiebung der Blende, Symmetrie, Aufteilung optischer Elemente, Farbkorrektur, Ausgleich unterschiedlicher Bildfehler, Bildfeldebnung und asphärische Elemente. Genauso wird die richtige Anwendung und die Erstellung der Bewertungsfunktion eines optischen Systems beschrieben. Ebenso wichtig sind die vorgestellten analytischen Werkzeuge, die erforderlich sind um die Qualität des Entwurfs zu bewerten. Diese können den Nutzer mit einer reichhaltigen Menge von Zahlen und Diagrammen versorgen (wie z.B. Queraberrationsdiagramm, Farblängsfehlerdiagramm, Spot-Diagramm, Modulationsübertragungsfunktion). Das Buch ermöglicht dem Leser ein gründliches Verständnis des Ursprungs dieser Zahlen und der Bewertung dieser Diagramme.