簡介：
概念：由圓柱體(tǐ)玻璃的一部分截制(zhì)而成，由一柱面和(hé)一平面組成，其中包括平-凹和(hé)平-凸透鏡。
光學特性：光線通(tōng)過軸向子午線（圖中的垂直方向）不會(huì)出現聚散度的改變。
光線通(tōng)過屈光力子午線（圖中的水(shuǐ)平方向）會(huì)出現聚散度的改變。
應用：柱面鏡一般用于将入射光線聚焦到線上(shàng)，或改變圖像的寬高(gāo)比。柱面鏡有(yǒu)一個(gè)柱面表面，使入射光線能夠聚焦于某個(gè)維度，并拉伸圖像。柱面鏡的焦距可(kě)為(wèi)負或正，适合用于激光線生(shēng)成或變形光束整形，以環化激光輸出。
在FRED中共有(yǒu)四種方法設計(jì)柱透鏡：
第一種方法是使用FRED裏面自帶的基元元件快速創建工具：
在FRED菜單中選擇Create/Element Primitive/Cylinder lens;
第二種方法常用方法是使用軟件自帶的面型創建：主要的面型類型是XYToroidal Asphere、Toroidal Asphere,我們通(tōng)過對每一面手動的輸入參數(shù)來(lái)構建，但(dàn)這種方法比較繁瑣。
第三種方法是在FRED廠商透鏡目錄庫中導入或者從從光學設計(jì)軟件中導入柱面透鏡，并調整相應的參數(shù)。
我們以Edmund為(wèi)例（下圖為(wèi)貨号68168 ：12.5mm Diameter x 25mm FL Uncoated, UV PCX Cylinder Lens示意圖）；
在Edmund網站(zhàn)找到該透鏡，并可(kě)以查看具體(tǐ)的加工參數(shù)。
本文我們主要講述第四種方法，通(tōng)過腳本方式創建整個(gè)模型。包含了一個(gè)可(kě)以産生(shēng)柱面透鏡的腳本，基于用戶規格輸入參數(shù)到基本對話(huà)框中，如下所示。使用該工具，和(hé)生(shēng)成軸對稱透鏡大(dà)緻相同的方式，可(kě)創建柱面透鏡。柱面透鏡生(shēng)成器(qì)可(kě)指定以圓形/橢圓和(hé)方形/矩形孔徑，以及指定彎曲軸(x或y)。
圖1.柱面透鏡生(shēng)成器(qì)對話(huà)框
使用柱面透鏡生(shēng)成器(qì)
對話(huà)框輸入的參數(shù)一目了然，但(dàn)是有(yǒu)幾個(gè)事項闡明(míng)如下：
表面的參數(shù)可(kě)以輸入為(wèi)半徑或曲率，在這兩種情況下，0值應該用于平坦的平面表面。
厚度是介于軸上(shàng)兩表面的中心厚度。
隻有(yǒu)存在于FRED文件“材料”文件夾中的材料才能作(zuò)為(wèi)基質和(hé)浸潤材料可(kě)選項
“彎曲軸”指的是沿着彎曲表面的軸。舉個(gè)例子，如果y被選為(wèi)彎曲軸，光線就會(huì)集中在y方向，但(dàn)是不會(huì)在x方向。
就如軸對稱透鏡一樣，柱面透鏡被分配了一個(gè)“透射”塗層和(hé)“透射鏡面”光線追迹屬性。
如果遇到了任何以下的情況，輸出窗口會(huì)出現警告：
相同名字的元件已經存在于幾何文件夾中。
通(tōng)常不建議兩個(gè)元件具有(yǒu)完全相同的名字。
表面的半孔徑大(dà)于它的半徑。
在這種情況下，表面的創建取決于它的半徑。
表面的半孔徑十分接近于它的半徑(即小(xiǎo)于半徑，但(dàn)是大(dà)于0.975*半徑)
當圓環表面創建時(shí)，當使用定義好的曲面細分設置，如果邊緣延伸超過0.975*半徑時(shí)，圓環表面将不會(huì)正确的渲染。提高(gāo)曲面細分數(shù)将會(huì)改善渲染效果。
這一問題隻會(huì)影(yǐng)響到視(shì)覺表示，而不會(huì)影(yǐng)響光線追迹和(hé)分析
邊緣厚度小(xiǎo)于0。
注意到，當我們遇到這些(xiē)警告情況時(shí)，透鏡仍然被創建了，盡管這可(kě)能是非物理(lǐ)的。
圖2 兩個(gè)柱面透鏡，分别具有(yǒu)圓形和(hé)方形的孔徑
腳本
柱面透鏡生(shēng)成器(qì)的腳本結構如下：
1. 在“材料”文件夾中生(shēng)成一系列材料。
2. 用于各種用戶輸入顯示對話(huà)框。
a. 插入默認值
b. 如果點擊“取消”按鈕，結束腳本
3. 指定對話(huà)框的輸入為(wèi)變量。
4. 創建第一個(gè)和(hé)第二個(gè)表面。
a. 如果沒有(yǒu)彎曲，使用“平面”表面；如果有(yǒu)彎曲，使用“環形非球面”
b. 計(jì)算(suàn)邊緣處的表面矢高(gāo)
i. 如果孔徑規格延伸超過半徑，設置為(wèi)0
c. 指定裁剪規格
i. 中心z-裁剪，設置為(wèi)sag/2處
ii. 如果sag小(xiǎo)于0.1，設置z裁剪半孔徑為(wèi)0.1，否則設置為(wèi)|sag|*(3/5)，這比1/2稍大(dà)一些(xiē)，因此表面可(kě)以正确的渲染。
d. 設置材料、塗層以及光線追迹屬性
e. 在x, y和(hé)z方向以0.15的步長進行(xíng)曲面細分，因此環形表面可(kě)以正确的渲染
f. 根據透鏡厚度值，移動第二個(gè)表面
5. 計(jì)算(suàn)邊緣厚度，如果小(xiǎo)于0，輸出警告。
6. 創建透鏡邊緣
a. 計(jì)算(suàn)邊緣總長度
i. 中心厚度+(表面1矢高(gāo)的絕對值，如果它是凹面)+(表面2矢高(gāo)的絕對值，如果它是凹面)
ii. 注意到，由于表面隻在一個(gè)方向彎曲，邊緣表面一定延伸了整個(gè)透鏡“長度”。
b. 如果透鏡孔徑是圓形/橢圓形，使用“柱面”表面。
c. 如果透鏡孔徑是矩形/方形，使用帶有(yǒu)“列表柱面”的分段曲線作(zuò)為(wèi)準線。
i. 創建分段曲線
ii. 使用分段曲線作(zuò)為(wèi)準線，創建列表柱面
d. 指定裁剪規格
i. (邊緣寬度)/2的z-裁剪中心+(表面1矢高(gāo)的絕對值，如果它是凹面)
ii. 如果表面1是凹面，透鏡邊緣延伸到了-z
iii. 使用兩個(gè)透鏡表面來(lái)裁剪邊緣
e. 在x, y和(hé)z方向以0.05的步長進行(xíng)曲面細分，因此邊緣表面可(kě)以正确的渲染。
7. 完成！
腳本代碼分析
http://pan.baidu.com/s/1hrsD8De
實例
我們以庫存号#86-030為(wèi)例，
材料：SCHOTT N-SF5;
中心厚度：6mm;
孔徑：D=12.5mm;
波長：587.6nm;
半徑：S1=6.727, S2=infinity(曲率為(wèi)0)
形狀：S1凸面；S2平面
運行(xíng)軟件輸入如下參數(shù)：
并創建合适的光源和(hé)探測器(qì)，3D顯示效果如下：
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