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雙膠合透鏡的導入 |
| 時間:2023-05-18 13:38來源:未知作者: infotek點擊:次列印 |
簡介
本文描述了從一個光學模型中導入膠合雙透鏡的一般過程，以Edmund光學45089消色差透鏡作為一個範例（使用了Zemax檔）。當FRED導入一個雙膠合透鏡時，創建了兩個獨立單透鏡元件，用戶可以有兩個選擇：
1. 使用FRED的膠合功能來指定兩個單透鏡元件的膠合層厚度。這具有增加雙膠合透鏡厚度的效果。
2. 不使用FRED的膠合功能但是修改導入的單透鏡，來去除在共用表面上的表面重合問題。
這兩個選項在本文中會詳細的描述。
導入一個雙膠合透鏡
本文以Edmund光學45089消色差透鏡作為一個範例。通過檔>導入>導入光學選項（File > Import > Import Optical），透鏡檔可以從CodeV、Zemax 和 OSLO導入到FRED中。選擇好將要導入的檔後，就可以看到下面的對話方塊。
出於對雙膠合透鏡元件討論的目的，如上圖中的紅框所示，是導入對話方塊中的關鍵項。這一導入選項表示光學設計中創建的每個膠合表面將由兩個完全相同的且有10μm間距的表面表示。FRED會自動的用一種標準的膠合材料來“填充”這10μm的間距。這一過程的圖示如下。
選項1：膠合單透鏡
如果導入執行的是大於零的“默認膠合厚度（微米）”（Default cement thickness (microns)值，那麼您已經選擇了用膠合選項導入。導入後物件樹的一個展開視圖如下所示。
注意到“Surface 2”具有兩個，第一個表面在“Lens 1-2”中，另一個在“Lens 2-3”中。打開這兩個“Surface 2”節點對話方塊可以確認它們確實是完全相同的表面。
現在，10μm膠合層厚度可以由如下方式確認。如果我們分別打開“Lens 1-2”和“Lens 2-3”對話方塊，發現“Lens 2-3” 相對於“Lens 1-2”移動了一個附加的0.01mm。
這證實了兩個單透鏡元件確實是根據初始的指令分隔了10μm。膠合層如何呢？如果您滑鼠右鍵點擊物件樹中的“Lens 1-2.Surface 2”節點並選擇“Glue”選項，就會打開膠合對話方塊。
從膠合對話方塊中，我們可以看出“Lens 1-2.Surface 2”使用FRED光學膠合模型膠合到“Lens 2-3.Surface 2”上。
該選項很容易使用。除了輸入期望的膠合層厚度外，沒有其他操作需要依賴使用者。只要記住，這確實輕微的改變了指令，因為在每個膠合表面，膠合層厚度增加了。
選項2：非膠合單透鏡
如果您不想用FRED在膠合面插入膠合層，那選擇預設的導入模式，那麼就涉及到更多的工作。然而該方法的價值在於，當一切都完成時，導入模型具有和初始的光學模型相同的精確指令。非膠合選項的實現由如下方式進行。
首先，打開光學導入對話方塊，如之前所示，但是設置“默認膠合厚度（微米）”到零，然後點擊創建。
FRED會提示您輸入了0作為膠合厚度……
只要點擊OK並且忽略該對話方塊就好了。展開的物件樹狀檢視如下所示，像以前一樣，注意到現在有兩個“Surface 2”存在。
但是，這次當我們打開“Lens 2-3”對話方塊時，我們可以看到第二個透鏡元件沒有產生附加的10μm的移動。
現在我們到了討論的最重要的一點。我們已經有了兩個“Surface 2”節點，兩個單透鏡之間沒有間隙意味著“Lens 1-2.Surface 2” 和“Lens 2-3.Surface 2”是重合的。儘管重合表面在序列設計程式不是一個問題，但是對於像FRED的非序列程式就存在問題。記住和Zemax和CodeV不同的是，FRED不能提前知道在光線追跡的過程中表面相交的順序。FRED需要去查詢多個表面並且確定哪個面才是下一個有效的相交面。當兩個表面重合到一起，就會出現混淆，哪個表面才應該是相交的。這非常不好，因為總體上來說這意味著由於相交不明確，光線會選擇錯誤的浸入材料並且該錯誤會傳遞到系統的其餘部分。
因此，讓我們來處理重合面的問題。
滑鼠右鍵點擊“Lens 2-3”，選擇選項“轉換為自訂元件（Convert to Custom Element）”，然後在確認對話方塊中點擊yes。此時Lens 2-3的圖示已經轉換為自訂元件標誌。
從透鏡結構到自訂元件的轉換是重要的，因為透鏡結構具有某些規則，它會阻礙我們用適用於這一應用的方法來修改表面。
接下來，我們打開“Lens 2-3.Surface 2”的對話方塊，點擊材料標籤。在這個案例中的透鏡，賦予用於導入的“Lens 2-3”的材料是Air和N-SF10。因為Surface 2定義了“Lens 1-2” 和 “Lens 2-3”的邊界，我們需要該表面以N-BAF10和 N-SF10為界。因此，我們用N-BAF10型號來替代Air型號，然後點擊對話方塊中的OK。
這個過程的最後一步是禁用剩餘的表面，“Lens 1-2.Surface 2”，這個可以通過滑鼠右鍵點擊物件樹中的該表面並選擇選項，“Never Traceable”。我們最終的物件樹如下所示：
如果您按照表面的順序，您會發現有以下系列的現象：
1. “Lens 1-2.Surface 1”-這是一個Air/N-BAF10材料邊界
2. “Lens 2-3.Surface 2”-這是一個N-BAF10/N-SF10材料邊界
3. “Lens 2-3.Surface 3”-這是一個N-SF10/Air材料邊界
結束語
本文提出了兩種選項來處理FRED導入的光學元件的膠合面。選擇的方法取決於您的應用。第一個方法描述了膠合層選項的使用，由於在每個膠合面額外的膠合厚度，這確實輕微的改變了指令。第二種方法描述的是保留了光學指令，但這是以導入模型之後的一些操作處理為代價的。
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