-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-07-02
- 在线时间1809小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
简介: |s#,^SJ0
rhF2U 概念:由圆柱体玻璃的一部分截制而成,由一柱面和一平面组成,其中包括平-凹和平-凸透镜。 L]YJ#5 Wu,=jL3?$A 光学特性:光线通过轴向子午线(图中的垂直方向)不会出现聚散度的改变。 9a:(ab' An]Vx<PD 光线通过屈光力子午线(图中的水平方向)会出现聚散度的改变。 = m|<~t pl}W|kW} 应用:柱面镜一般用于将入射光线聚焦到线上,或改变图像的宽高比。柱面镜有一个柱面表面,使入射光线能够聚焦于某个维度,并拉伸图像。柱面镜的焦距可为负或正,适合用于激光线生成或变形光束整形,以环化激光输出。 e9\_H=t+ DW,Z})9 在FRED中共有四种方法设计柱透镜: shLMj)7! 0 Swu]OE 第一种方法是使用FRED里面自带的基元元件快速创建工具: 87pu\(,' 在FRED菜单中选择Create/Element Primitive/Cylinder lens; JrxQ.,*i C\[:{d asW
W@E 第二种方法常用方法是使用软件自带的面型创建:主要的面型类型是XYToroidal Asphere、Toroidal Asphere,我们通过对每一面手动的输入参数来构建,但这种方法比较繁琐。 2*W|s7cc U8aNL
sw 第三种方法是在FRED厂商透镜目录库中导入或者从从光学设计软件中导入柱面透镜,并调整相应的参数。 Nn0j}ZI)1 s4Jy96< 我们以Edmund为例(下图为货号68168 :12.5mm Diameter x 25mm FL Uncoated, UV PCX Cylinder Lens示意图); WM9({BZ $5#DU__F/ \"I418T K 在Edmund网站找到该透镜,并可以查看具体的加工参数。 "6~+-_: 6XAofN/5f 本文我们主要讲述第四种方法,通过脚本方式创建整个模型。包含了一个可以产生柱面透镜的脚本,基于用户规格输入参数到基本对话框中,如下所示。使用该工具,和生成轴对称透镜大致相同的方式,可创建柱面透镜。柱面透镜生成器可指定以圆形/椭圆和方形/矩形孔径,以及指定弯曲轴(x或y)。 e[Z-&' A'uubFRL2[ 图1.柱面透镜生成器对话框 nBd(pOe 使用柱面透镜生成器 [pt U} B0g?!.#23 对话框输入的参数一目了然,但是有几个事项阐明如下: 29z@ ! 表面的参数可以输入为半径或曲率,在这两种情况下,0值应该用于平坦的平面表面。 iDCQqj` 厚度是介于轴上两表面的中心厚度。 Vo%ikR # 只有存在于FRED文件“材料”文件夹中的材料才能作为基质和浸润材料可选项 +Lr`-</VF “弯曲轴”指的是沿着弯曲表面的轴。举个例子,如果y被选为弯曲轴,光线就会集中在y方向,但是不会在x方向。 v/7^v}[< 就如轴对称透镜一样,柱面透镜被分配了一个“透射”涂层和“透射镜面”光线追迹属性。 }_}LaEYAo 如果遇到了任何以下的情况,输出窗口会出现警告: xgsEe3| 相同名字的元件已经存在于几何文件夹中。 sVlQ5M oo( 通常不建议两个元件具有完全相同的名字。 N7q6pBA"E 表面的半孔径大于它的半径。 on7?V< 在这种情况下,表面的创建取决于它的半径。 F)aF.'$-/ 表面的半孔径十分接近于它的半径(即小于半径,但是大于0.975*半径) 'v(b^x<ZS 当圆环表面创建时,当使用定义好的曲面细分设置,如果边缘延伸超过0.975*半径时,圆环表面将不会正确的渲染。提高曲面细分数将会改善渲染效果。 7 /"Z/^ 这一问题只会影响到视觉表示,而不会影响光线追迹和分析 A0ZU #"'/ 边缘厚度小于0。 Yru,YA
{H=<5 注意到,当我们遇到这些警告情况时,透镜仍然被创建了,尽管这可能是非物理的。 3z k},8fu {XXnMO4uR; 图2 两个柱面透镜,分别具有圆形和方形的孔径 ;e2D} 脚本 X4k|k> 柱面透镜生成器的脚本结构如下: R<r,&X?m 1. 在“材料”文件夹中生成一系列材料。 7 $Cv=8 2. 用于各种用户输入显示对话框。 DRVvC~M-, a. 插入默认值 d|sf2 b. 如果点击“取消”按钮,结束脚本 Nc^:v/(P 3. 指定对话框的输入为变量。 7a4Z~r27/ 4. 创建第一个和第二个表面。 Wq25, M' a. 如果没有弯曲,使用“平面”表面;如果有弯曲,使用“环形非球面” e\ZV^h}TQ b. 计算边缘处的表面矢高 GG4FS i. 如果孔径规格延伸超过半径,设置为0 `Gg,oCQg c. 指定裁剪规格 H=XdgOui i. 中心z-裁剪,设置为sag/2处 wO]H+t ii. 如果sag小于0.1,设置z裁剪半孔径为0.1,否则设置为|sag|*(3/5),这比1/2稍大一些,因此表面可以正确的渲染。 yx<-M d. 设置材料、涂层以及光线追迹属性 [t?:CgI)E e. 在x, y和z方向以0.15的步长进行曲面细分,因此环形表面可以正确的渲染 MMQ\V(C f. 根据透镜厚度值,移动第二个表面 R$2\Xl@qQF 5. 计算边缘厚度,如果小于0,输出警告。 y=}o|/5" 6. 创建透镜边缘 ,9buI=' a. 计算边缘总长度 EO/TuKt i. 中心厚度+(表面1矢高的绝对值,如果它是凹面)+(表面2矢高的绝对值,如果它是凹面) +~xzgaL
ii. 注意到,由于表面只在一个方向弯曲,边缘表面一定延伸了整个透镜“长度”。 -^>7\]
b. 如果透镜孔径是圆形/椭圆形,使用“柱面”表面。 ] $F% c. 如果透镜孔径是矩形/方形,使用带有“列表柱面”的分段曲线作为准线。 AI$\wp#aw i. 创建分段曲线 7#PQ1UWl ii. 使用分段曲线作为准线,创建列表柱面 d263#R d. 指定裁剪规格 <I{Yyl^ i. (边缘宽度)/2的z-裁剪中心+(表面1矢高的绝对值,如果它是凹面) =>e>
r~cW ii. 如果表面1是凹面,透镜边缘延伸到了-z Jn\>Sz(96 iii. 使用两个透镜表面来裁剪边缘 "!#KQ''R e. 在x, y和z方向以0.05的步长进行曲面细分,因此边缘表面可以正确的渲染。 HC$}KoZkC 7. 完成! SS&G<3Ke ?{1& J9H 脚本代码分析 b~!Q3o'W http://pan.baidu.com/s/1hrsD8De .p78
\T dp }zG+ 实例 }gQnr;lv 我们以库存号#86-030为例, Xz'o<S 7!
/+[G 材料:SCHOTT N-SF5; w*7wSP 中心厚度:6mm; e'3y^Vg 孔径:D=12.5mm; FD8d-G 波长:587.6nm; R E9`T 半径:S1=6.727, S2=infinity(曲率为0) !!)NER-dv 形状:S1凸面;S2平面 X(;WY^i! 运行软件输入如下参数: @,q <CF@Y |cl*wFm|3 T=[/x= 并创建合适的光源和探测器,3D显示效果如下: 5?>ES* (J.U{N v CH0Nkf
QQ:2987619807
|