離軸拋物面反射鏡是光學(xué)工業(yè)中一種重要的設(shè)計(jì)類型。本文演示了如何根據(jù)制造商給出的規(guī)格設(shè)計(jì)一個(gè)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(duì)齊。(聯(lián)系我們獲取文章附件)

簡(jiǎn)介

離軸拋物面反射鏡的優(yōu)點(diǎn)是光束通過反射到達(dá)像面途中將不會(huì)受到遮擋。使用 OpticStudio 可以很簡(jiǎn)單地建模一個(gè)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(gè)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(jì)參數(shù)

我們將制作一個(gè)商用的離軸拋物面反射鏡。這個(gè)設(shè)計(jì)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(diǎn)繞X軸傾斜。反射鏡的規(guī)格如下：

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(qǐng)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。（詳情咨詢工作人員）

輸入基礎(chǔ)幾何結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)開始時(shí)，我們將首先定義系統(tǒng)設(shè)置。在系統(tǒng)資源管理器中進(jìn)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(zhǎng)?(Wavelengths) ...波長(zhǎng)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(gè)表面，然后在表面1-3上輸入以下參數(shù)。請(qǐng)注意，像面上有一個(gè)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?yàn)殓R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(hào)是負(fù)的，因?yàn)榍手行脑阽R子的左邊（沿- Z軸方向）。另外，因?yàn)楸砻?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(qǐng)?jiān)诒砻鎸傩詫?duì)話框中選擇以下選項(xiàng)。因?yàn)橹圃焐虥]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(xiàng)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(xiàng)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(shì)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(gè)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(huì)自動(dòng)計(jì)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！