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简介: EpYy3^5d Wht(O~F 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。 6/Fzco#N a.@qGsIH 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。 *|% ^0#$c ua5?(,E`'] 光线通过屈光力子午线(图中的水平方向)会出现聚散度的改变。
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Mw 应用:柱面镜一般用于将入射光线聚焦到线上,或改变图像的宽高比。柱面镜有一个柱面表面,使入射光线能够聚焦于某个维度,并拉伸图像。柱面镜的焦距可为负或正,适合用于激光线生成或变形光束整形,以环化激光输出。 .]x2K-Sf W_`A"WdT. 在FRED中共有四种方法设计柱透镜: ]y@F8$D! 5fJ[}~ 第一种方法是使用FRED里面自带的基元元件快速创建工具: \4d.sy0&>- 在FRED菜单中选择Create/Element Primitive/Cylinder lens; C&~1M}I Ju2l?RrX (`BSVxJH 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。 ?GA&f2]a /)
4GSC}Gg 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。 |X19fgk ziE*'p 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); ^|!I+ 2@=IT0[E\ uI~S=;o 在Edmund网站找到该透镜,并可以查看具体的加工参数。 Iu@y(wyg D*PYr{z' 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)。 qZv
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l 图1.柱面透镜生成器对话框 !7bw5H 使用柱面透镜生成器 p d[ncL V'Kgdj 对话框输入的参数一目了然,但是有几个事项阐明如下: <A5]]{9 + 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。 H)w(q^i 厚度是介于轴上两表面的中心厚度。 >EsziRm 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 [,RI-#n “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。 (-77[+2 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。 #H?t!DU 如果遇到了任何以下的情况,输出窗口会出现警告: #]?bLm<! 相同名字的元件已经存在于几何文件夹中。 G!N{NCq 通常不建议两个元件具有完全相同的名字。 B/JO~;{ 表面的半孔径大于它的半径。 {6 6sB{P 在这种情况下,表面的创建取决于它的半径。 tR0pH8?e" 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) H5CR'Rp 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。 dy__e ^qi 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 f/,>%j=Ms 边缘厚度小于0。 oX@ya3!Pz )4>2IQ 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。 K,'*Dz &3F}6W6A 图2 两个柱面透镜,分别具有圆形和方形的孔径 ^9OUzTF 脚本 1n5(S<T 柱面透镜生成器的脚本结构如下: >T2LEW 1. 在“材料”文件夹中生成一系列材料。 ,#FLM` 2. 用于各种用户输入显示对话框。 B
vo5-P6XY a. 插入默认值 ~\)qi= b. 如果点击“取消”按钮,结束脚本 :A
%^^F% 3. 指定对话框的输入为变量。 3A:q7#m 4. 创建第一个和第二个表面。 W7"{r)7 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” A1)wo^, b. 计算边缘处的表面矢高 *-W#G}O0 i. 如果孔径规格延伸超过半径,设置为0 E!BPE> c. 指定裁剪规格 @E( 7V(m/ i. 中心z-裁剪,设置为sag/2处 T9)nQ[ 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。 'i;|c d. 设置材料、涂层以及光线追迹属性 )#|<w9uec 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 <!-sZ_qq f. 根据透镜厚度值,移动第二个表面 KrVcwAcq|1 5. 计算边缘厚度,如果小于0,输出警告。 ih,%i4<}6m 6. 创建透镜边缘 ~R$~&x |