-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2024-11-22
- 在线时间1530小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
简介: m~vEandm MK, $# 概念:由圆柱体玻璃的一部分截制而成,由一柱面和一平面组成,其中包括平-凹和平-凸透镜。 Ve\P ,. LKu
,H 光学特性:光线通过轴向子午线(图中的垂直方向)不会出现聚散度的改变。 p(S {k]ZL@ hE}y/A[ 光线通过屈光力子午线(图中的水平方向)会出现聚散度的改变。 "$N 4S9U >twog}% 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。 ?bl9e&/!
uE3xzF 在FRED中共有四种方法设计柱透镜: *^.OqbO[U _qq>-{-Ym 第一种方法是使用FRED里面自带的基元元件快速创建工具: -v?)E
S 在FRED菜单中选择Create/Element Primitive/Cylinder lens; lX%e ?F@X>zR2 R ;3!?` 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。 M0"}>`1lJ
@d6N[?3; 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。 aUEnQ%YU" 9c=`Q5 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); 4F?O5&329i ]d50J@W
c f&`yiy_ 在Edmund网站找到该透镜,并可以查看具体的加工参数。 e^Glgaf D 13bQ&\B- 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)。 rb<9/z5- 1F94e)M)" 图1.柱面透镜生成器对话框 84M*)cKR~ 使用柱面透镜生成器 R'p-
4 td\'BV 对话框输入的参数一目了然,但是有几个事项阐明如下: QF9$SCmv 表面的参数可以输入为半径或曲率,在这两种情况下,0值应该用于平坦的平面表面。 |bv7N@?e 厚度是介于轴上两表面的中心厚度。 ueV,p?Wo 只有存在于FRED文件“材料”文件夹中的材料才能作为基质和浸润材料可选项 gatxvR7H “弯曲轴”指的是沿着弯曲表面的轴。举个例子,如果y被选为弯曲轴,光线就会集中在y方向,但是不会在x方向。 wTPHc:2 就如轴对称透镜一样,柱面透镜被分配了一个“透射”涂层和“透射镜面”光线追迹属性。 %2EHYBQjN 如果遇到了任何以下的情况,输出窗口会出现警告: 1c}LX.9 K 相同名字的元件已经存在于几何文件夹中。 t Ai?B jo 通常不建议两个元件具有完全相同的名字。 J2Z?}5> 表面的半孔径大于它的半径。 =z
+iI; 在这种情况下,表面的创建取决于它的半径。 u1_NC; 表面的半孔径十分接近于它的半径(即小于半径,但是大于0.975*半径) q;H5S<]/ 当圆环表面创建时,当使用定义好的曲面细分设置,如果边缘延伸超过0.975*半径时,圆环表面将不会正确的渲染。提高曲面细分数将会改善渲染效果。 C'xWRSDO 这一问题只会影响到视觉表示,而不会影响光线追迹和分析 s!\Gi5b 边缘厚度小于0。 "y$s`n4Mj JzuP AI 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|[86<&[ yh"48@L'D 图2 两个柱面透镜,分别具有圆形和方形的孔径 7DCu#Y[ 脚本 W,sPg\G 3 柱面透镜生成器的脚本结构如下: 4dI= 1. 在“材料”文件夹中生成一系列材料。 C+X-Cp 2. 用于各种用户输入显示对话框。 &(,-:"{pNR a. 插入默认值 I=}pT50~9 b. 如果点击“取消”按钮,结束脚本 y`p(}X`> 3. 指定对话框的输入为变量。 f
l*O)r 4. 创建第一个和第二个表面。 F@Cxjz 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” 73>Hzpv0 b. 计算边缘处的表面矢高 &1,{.:@e i. 如果孔径规格延伸超过半径,设置为0 V( SRw c. 指定裁剪规格
o
C#W i. 中心z-裁剪,设置为sag/2处 P~ 7p~ke 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。 <-Q0s%mNj, d. 设置材料、涂层以及光线追迹属性 OIdoe0JR:O 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 jv'q:uA ^ f. 根据透镜厚度值,移动第二个表面 '"fZGz? 5. 计算边缘厚度,如果小于0,输出警告。 OysO55 i 6. 创建透镜边缘 cux<7#6af a. 计算边缘总长度 1n|K 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) ?emYLw 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”。 R?H[{AX b. 如果透镜孔径是圆形/椭圆形,使用“柱面”表面。 cy!;;bB 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。 t6a$ZN; i. 创建分段曲线 `} :~,E ii. 使用分段曲线作为准线,创建列表柱面 F=r`'\JV[ d. 指定裁剪规格 h\PybSW4s i. (边缘宽度)/2的z-裁剪中心+(表面1矢高的绝对值,如果它是凹面) RqRyZ*n ii. 如果表面1是凹面,透镜边缘延伸到了-z /eNDv(g)M iii. 使用两个透镜表面来裁剪边缘 4&+lc* e. 在x, y和z方向以0.05的步长进行曲面细分,因此边缘表面可以正确的渲染。 M"|({+9eG 7. 完成! a7wc>@9Q, ])iw|`@dJ 脚本代码分析 ^A' Bghy http://pan.baidu.com/s/1hrsD8De )w'GnUqWz Ul%D}(, 实例 ~sbn"OS+ 我们以库存号#86-030为例, 19 <Lgr [3fmhc 材料:SCHOTT N-SF5; LQ3J$N 中心厚度:6mm; o`<ps$yT 孔径:D=12.5mm; NG?- dkD 波长:587.6nm; $|pD}
半径:S1=6.727, S2=infinity(曲率为0) tB==v{t 形状:S1凸面;S2平面 Xgyi}~AoaU 运行软件输入如下参数: SWPb=[WEz G+zIh}9 't<hhjPqY 并创建合适的光源和探测器,3D显示效果如下: Yo;Mexo! rugR>&mea
|