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使用柱面透镜时的注意事项

使用柱面透镜时的注意事项

大多数情况下,柱面透镜由圆柱形玻璃制成,其中柱面透镜的圆柱面是经过精密处理的(弯曲)光学表面。 典型的柱面透镜具有一个柱面和一个平面,增加了制造和测试的灵活性。 与球面透镜非常相似,圆柱面受表面精度的影响,在精抛光后会进行进一步的处理。 表面精度由表面不规则度和表面质量决定,这两种规格与球面透镜相同。 而与球面透镜不同的是,由于柱面透镜拥有独特的几何结构,因此还具有其他的规格,包括准线和母线(图1)。 这些轴线用于定义平面之间的角度。这些规格要具体问题具体分析。

Example of plano and power axis in a cylinder lens
图 1: 柱面透镜的母线和准线。

以下规格需根据目标应用进行具体分析:

准线楔角(偏心)

当准线不垂直于透镜的厚度时,会产生准线楔角。 类似于球面光学件中的球面偏心,准线楔角是实际光轴的位移。如柱面透镜存在准线楔角,则系统中可能会产生以下机械误差和光学像差,包括:

  • 焦平面两端的线厚不均匀
  • 准线上的光束偏差
Example of power axis in a cylinder lens
图 2: 柱面透镜的准线。

母线楔角

当母线不垂直于透镜的厚度时,会产生母线楔角。 该楔角会使光束产生角偏移,会显著增加系统的指向误差。如柱面透镜存在母线楔角,则系统中可能会产生以下机械误差和光学像差,包括:

  • 焦平面两端的线厚不均匀
  • 母线上的光束偏差
  • 聚焦平面倾斜
Example of plano axis in a cylinder lens
图 3: 柱面透镜的母线。

轴向扭曲

当母线不平行于透镜的光学平面时,会产生轴向扭曲。 轴向扭曲表示柱面透镜的柱面相对于外形尺寸发生了旋转。 当您通过外形尺寸对矩形元件进行固定时,轴向扭曲对于您的应用来说是非常不利的。 如柱面透镜存在轴向扭曲,则系统中可能会产生以下光学像差:

  • 图像围绕光轴旋转。
Example of axial twist in a cylinder lens
图 4: 柱面透镜的轴向扭曲。
柱面透镜选择指南
中心度误差 照明等级 光束整形等级 超精密等级
母线楔角 N/A < 5 arcmin < 2 arcmin
准线楔角 N/A < 5 arcmin < 2 arcmin
轴向倾斜 N/A < 3 arcmin < 2 arcmin
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Offered uncoated or with multiple anti-reflection coating options for the UV, visible, or IR spectrum. Achromatic, acylinder, plano-convex, plano-concave, or rod versions available.

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