離軸拋物面反射鏡是光學(xué)工業(yè)中一種重要的設(shè)計類型。本文演示了如何根據(jù)制造商給出的規(guī)格設(shè)計一個離軸拋物面反射鏡，并演示如何使用主光線求解將像面中心與主光線路徑對齊。

下載

聯(lián)系工作人員獲取附件

簡介

離軸拋物面反射鏡的優(yōu)點是光束通過反射到達(dá)像面途中將不會受到遮擋。使用 OpticStudio 可以很簡單地建模一個表面的任何離軸部分，不管其是否為拋物面。本教程將向您展示如何建模一個離軸拋物面反射鏡。這里所示的概念適用于任何偏心表面，并不局限于離軸拋物面反射鏡。

離軸拋物面鏡設(shè)計參數(shù)

我們將制作一個商用的離軸拋物面反射鏡。這個設(shè)計練習(xí)的目標(biāo)是能夠使反射鏡在光軸（Z軸）上的任意一點繞X軸傾斜。反射鏡的規(guī)格如下：

?離軸距離:150mm

焦距:1000mm

元件物理直徑:203mm

反射鏡背面的基底垂直于光軸。

如果您不熟悉任何在本教程中使用的步驟，請先參考 “如何使序列光學(xué)元件傾斜和偏心” 文章后，再嘗試本文內(nèi)的詳細(xì)步驟。

輸入基礎(chǔ)幾何結(jié)構(gòu)

設(shè)計開始時，我們將首先定義系統(tǒng)設(shè)置。在系統(tǒng)資源管理器中進行以下調(diào)整：

·設(shè)置 系統(tǒng)孔徑 (Aperture)...孔徑類型 (Aperture Type) ：入瞳直徑 (Entrance Pupil Diameter) 和孔徑值 (Aperture Value) ：100

·設(shè)置 單位 (Units) ...鏡頭單位 (Lens Units)：毫米 (Millimeters)

·設(shè)置 波長 (Wavelengths) ...波長1 (Wavelength 1) : 0.550 um

接下來我們可以開始定義系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)。在鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的光闌面后添加一個表面，然后在表面1-3上輸入以下參數(shù)。請注意，像面上有一個用戶定義的30 mm 的半直徑，如求解欄中所顯示。

標(biāo)準(zhǔn)面的矢高值或Z坐標(biāo)定義為：

其中 c 是曲率（曲率半徑的倒數(shù)），r 是鏡頭單位下的徑向坐標(biāo)，k 是圓錐系數(shù)。定義中，雙曲線的圓錐系數(shù)小于 -1，拋物線的圓錐系數(shù)等于 -1，橢圓的圓錐系數(shù)在 -1 和 0 之間，球面的圓錐系數(shù)為 0，扁橢球的圓錐系數(shù)大于0。要使鏡面呈拋物線形式，輸入圓錐系數(shù)為 -1。

因為鏡面的焦距是曲率半徑的一半，所以輸入曲率半徑為 -2000 mm 。曲率半徑的符號是負(fù)的，因為曲率中心在鏡子的左邊（沿- Z軸方向）。另外，因為表面1和像面在同一位置，所以我們將選擇不在視圖中繪制表面1，以便我們只能看到該位置的像面。在表面屬性中設(shè)置以下屬性：

要使反射基底平坦且與光軸正交，請在表面屬性對話框中選擇以下選項。因為制造商沒有在他們的網(wǎng)站上指定基底的厚度，我們將設(shè)置厚度 (Thickness) ：40mm。

使用以下設(shè)置打開3D布局圖。

增加離軸距離

在表面2的表面屬性的傾斜/偏心選項中，設(shè)置Y 偏心：- 150mm。

根據(jù)制造商的規(guī)格，離軸距離是150 mm，鏡子的物理直徑是203 mm。在表面屬性 (Surface Properties) 菜單的孔徑 (Aperture) 選項中指定正確的孔徑大小和位置。

打開3D布局圖。

注意光線的趨勢是遠(yuǎn)離坐標(biāo)系的。為了使像面居中并使其與主光線正交，需在像面前插入一個坐標(biāo)間斷面，并將主光線求解放置在 Y 偏心和 X 傾斜的參數(shù)上。OpticStudio 會自動計算使主光線在正入射情況下?lián)糁性摫砻嬷行乃璧钠暮蛢A斜數(shù)值。

刷新3D布局圖。

結(jié)果完美！