摘要

離軸拋物鏡可以理解為從較大的拋物鏡中截取的一小部分，整塊拋物面鏡也稱(chēng)作“基鏡”。對(duì)這類(lèi)系統(tǒng)建模時(shí)，特別是第一次，看起來(lái)會(huì)很麻煩。然而只要一些指導(dǎo)和練習(xí)，我們就可以掌握離軸拋物鏡的操作，并將它設(shè)置為我們想要的狀態(tài)。

這篇文章通過(guò)一個(gè)實(shí)際工作中的設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)介紹離軸拋物鏡的建模，該任務(wù)為結(jié)合現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)使用離軸拋物鏡。

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介紹

當(dāng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中使用離軸拋物鏡時(shí)，我們需要時(shí)刻注意基底拋物鏡的位置并將其顯示在系統(tǒng)中。只有在設(shè)計(jì)的最后一步再把偏心的（離軸的）孔徑從基底拋物鏡中剪裁出來(lái)。在本例中，我們要設(shè)計(jì)一個(gè)離軸拋物鏡的位置和旋向，來(lái)得到特定的光斑輸出，并確定離軸拋物鏡和系統(tǒng)中其他元件的相對(duì)位置。這是一個(gè)非常實(shí)際的設(shè)計(jì)問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中我們將使用OpticStudio中許多實(shí)用的小技巧。附件文件為本系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)。

拋物面鏡

拋物鏡可以對(duì)有限遠(yuǎn)共軛的軸上視場(chǎng)（對(duì)于準(zhǔn)直入射的平行光）完美成像。下圖為F數(shù)0.3的拋物面鏡將準(zhǔn)直平行光匯聚到一個(gè)完美的焦點(diǎn)：

由上圖也可以看出，當(dāng)許多光學(xué)系統(tǒng)光源為點(diǎn)光源時(shí)，使用拋物面鏡作為準(zhǔn)直器是一個(gè)理想的選擇。然而如果直接使用這樣一個(gè)準(zhǔn)直器，那么孔徑中的部分光將會(huì)被遮擋。另一點(diǎn)需要注意的是，大多數(shù)系統(tǒng)并不需要F數(shù)這么小的準(zhǔn)直器，相反只需一小塊反射鏡即可滿(mǎn)足使用需求。

為了解決遮擋并盡可能的減小反射鏡的尺寸，我們需要使用離軸拋物鏡來(lái)代替一整塊拋物鏡。離軸拋物鏡實(shí)際上是基底拋物鏡上的一小部分。下圖展示了離軸拋物鏡和基底拋物鏡的關(guān)系：