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圖1.菲涅爾透鏡結構形式
菲涅爾透鏡是一種利用多(duō)層環形圓錐表面構成的特殊面型結構，用以使光線按預定會(huì)聚角會(huì)聚的光學元件，他等效于一個(gè)球面透鏡，如圖2所示。菲涅爾透鏡多(duō)用于要求結構簡單的大(dà)孔徑非成像系統，特别是照明(míng)系統更為(wèi)常見。這類系統往往隻需要一個(gè)單片透鏡，工藝簡單可(kě)以模壓成形。在對該類透鏡初始結構設計(jì)時(shí)利用 OCAD 程序也非常簡單。隻要在數(shù)據表格中的“表面面型”欄內(nèi)選擇“菲涅爾面”，接着界面會(huì)出現菲涅爾面型設計(jì)窗體(tǐ)如圖3。在此窗體(tǐ)表格內(nèi)首先 利用其中“下插入”或“删除”工具按鈕确定菲涅爾面的環形圈數(shù)，再給出菲涅爾面的表面等效焦距值，進一步按“确定”按鈕即可(kě)自動算(suàn)出該菲涅爾面的各環錐面傾斜角度值。
圖2.菲涅爾透鏡設計(jì)菜單
圖3.菲涅爾表面設計(jì)窗體(tǐ)
菲涅爾面的基底一般是平面，有(yǒu)時(shí)為(wèi)了某種特殊用途也可(kě)以是球面，但(dàn)這時(shí)的球面半徑僅僅隻作(zuò)為(wèi)菲尼爾面的基底，沒有(yǒu)像球面透鏡那(nà)樣具有(yǒu)光焦度的貢獻。決定該面光焦度的是菲涅爾面的等值焦距而不是該面基底半徑。帶有(yǒu)球面基底的菲尼爾面的設計(jì)方法與以上(shàng)相同。
由圖3可(kě)以看出，OCAD 在對菲涅爾透鏡自動設計(jì)時(shí)可(kě)以嚴格把各環帶中點的光線彙聚于一點，但(dàn)對于整個(gè)環帶菲涅爾透鏡而言，其橫向像差取決于環帶寬度，因為(wèi)就每個(gè)環帶而言隻是個(gè)平面光錐，隻使光線轉折不能會(huì)聚也不能消色差。菲涅爾透鏡的光斑點列圖如圖4。
圖4.菲涅爾透鏡光斑點列圖
圖5.菲涅爾透鏡光學零件圖
對帶有(yǒu)菲涅爾面型的光學系統（菲涅爾透鏡）設計(jì)完成之後，OCAD 可(kě)以像其他非球面鏡一樣繪制(zhì)各種光學圖紙。在繪制(zhì)零件圖是還(hái)可(kě)以繪出菲涅爾面的所有(yǒu)面型參數(shù)，如圖5所示。
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