LightTools5(六)剖析

LightTools（六）透镜表面形状一、修改透镜表面类型LightTools允许透镜的表面为下列几种曲面之一（只能在透镜或反射镜表面修改，不能在其它几何元件表面修改）：1.球面；2.二次曲面（圆锥曲面）；3.多项式表面；4.X和Y圆柱面；5.X和Y圆环；……透镜作图以最简单的平面透镜为例。平面透镜作图：第一个点坐标表示透镜前表面中心所在位置，第二个点到第一个点距离表示透镜的直径；第三个点到第一个点距离表示透镜厚度；第一点和第四个点连线的方向表示透镜主轴方向。作图过程（一）第一个点没有限制，可以点击在任意位置或者用鼠标输入任意参数。设定透镜半径时，鼠标从第一个点到第二个点只能沿着UCS的Y轴方向移动，如果当前平面为X-Z平面，则鼠标无法移动位置。解决办法：1、用右键旋转视角（点击第一个点后，按住右键拖动到合适视角再松开右键，然后点击第二个点）。2、用工具栏直接改变视角。透镜半径XY平面内，鼠标沿Y轴移动改变半径大小YZ平面内，鼠标沿Y轴移动改变半径大小XZ平面内，鼠标移动只能改变X轴和Z轴坐标，无法改变Y轴坐标，因此无法改变半径。作图过程（二）确认半径后，第二个点到第三个点系统默认沿UCS的Z轴方向运动以修改透镜厚度。类似地，如果当前平面为XY平面，则无法改变厚度，需要转动视角或者使用工具栏快捷方式改变视角。透镜厚度XY平面内，鼠标移动只能改变X轴和Y轴坐标，无法改变Z轴坐标，因此无法改变透镜厚度。YZ平面内，鼠标沿Z轴移动改变厚度。XZ平面内，鼠标沿Z轴移动改变厚度。透镜方向在点击第三点后透镜形状被完全确定，需要点击第四点来确认透镜主轴在空间中的方向。为保证透镜形状保持一致，可以在第三点定位点双击，或者输入第三点后在命令行中输入分号“；”，用空格键确认。透镜方向第三点定位点在红色方框处，第二点确定后用鼠标在此双击（同时输入第三点和第四点在同一位置），可以得到方向和作图时一致的透镜。如果方向和作图时不同，则移动鼠标到需要的方向再点击第四点。分号的作用或者在点击第三点后，在命令行最后一位输入分号加空格，则无论鼠标在任何位置都能形成和作图时相同方向。分号作用：输入和上一点完全相同的坐标。1.球面球面是透镜表面的默认形状，平面也可以被看做是球面的一种（曲率为零或曲率半径无穷大）。球面的大小可以用Radius或Curvatuve(1/Radius)来表示。平面的Radius等于零。球面半径总是大于零，用凸起（Convex，CX）或凹下（Concave，CV）表示向外或是向内弯曲。2.二次曲面二次曲面，又叫圆锥曲线，指的是曲面由一条二次曲线旋转或平移构成。二次曲线形状包括椭圆、抛物面、双曲线。二次曲线常数二次常数（ConicConstant）k的值决定了二次曲线的形状。k=0，圆形；-1k0,椭圆（长轴在Z轴）；k=-1，抛物线；k-1，双曲线；（k0，扁球体，非二次曲线）椭圆长短轴椭球面参数设置Conic：k=−ε2=(b2−a2)/a2R=b2/a.回转双曲面双曲面参数设置k=−ε2=−(a2+b2)/a2=−(1+tan2θ).R=b2/a.如果把R设置得非常小（0.00001），元件就演变为一个圆锥。圆锥也可以是一个有倾斜的圆柱体。3、X、Y圆柱面特征X圆柱面：在X-Z平面内是平面，但在Y-Z平面内有弧度（平行于X轴的直线绕X轴转动一周得到的柱面）。Y圆柱面：在Y-Z平面内是平面，但在X-Z平面内有弧度（平行于Y轴的直线绕Y轴转动一周得到的柱面）。xY在x-y平面内如何？4、自定义曲面形状Spline工作方式：用若干个连续分布的点（定位点）来控制曲面的形状。首先设置若干连续分布的点，再用光滑的曲线把这些点依次连接起来。最后把该曲线绕中轴旋转360°就得到要定义的曲面。操作：在表格中按从中心到两边逐个输入点的横纵坐标，剩下的连线、旋转交给系统自动完成。Spline曲线构成透镜半径一半曲线围绕透镜中轴线旋转360°Spline曲线返回Y轴Z轴Y1Z2Y2Z1Y3Z3Spline参数设置1、选择SplineSweep模式并点击应用。2、选择列表，右击弹出命令，选择“插入多行”命令。在弹出对话框设定需要设置的点数。打开窗口3、在表格中编辑点的高度Z。为便于编辑，可以在表格中任何位置右击，然后选择“在新窗口中打开”编辑点位置曲线上点的横坐标，默认为平均分布，但可以修改为任意值（只要保持从小到大顺序即可）“火山口”练习一练习二切线角度SplinePatch模式和Spline模式近似，但点不再分布在一个平面内，而是分布在一个空间内，光滑曲面依次通过每个定位点。设定参数U、V，用于确定点的投影位置。曲面格点示意图设定参数1、选择SplinePatch模式并点击确定。2、输入U（5）、V（3），表示平面所需的格点总数（U列V行），点击应用。确定点位置3、在窗口中输入参数，表示形成的曲面在对应点的高度。练习：设置点形成下面的透镜5.X、Y环形面二、修改尺寸参数1、计算直径：当修改透镜其他参数后，系统自动计算修改后透镜的内径。如果透镜直径小于元件整体直径，则其他部分会变成侧面，具有侧面的光学性质（吸收）；2、透镜内径：可直接输入透镜的内径。如果第一项没有选择，则可以任意输入不大于元件尺寸的值。3、凹凸性。三、楔形透镜通过设定透镜表面的倾斜度来建立楔形透镜。该选项不能应用于其他光学元件（棱镜、立方体等等），因为其他元件表面形状为固定。平面Z轴Z倾斜表面Alpha角度一般是0°或者180°，取决于在前表面或是后表面。效果原本Z轴夹角50°初始状态将UCS安置在元件表面转过α角转过β角转过γ角练习：建立棱镜从两个角度观察一个棱镜。注意：棱镜底面为反射面（镜面反射或全反射都可以）棱镜对光线的倒序作用光线从上到下为1,2,3……光线从下到上为1,2,3……完转动角定义返回完