柱面镜的简介和成像原理

一、柱面镜的简介

柱面镜属于非球面透镜，可以通过设计有效减小球差和色差。柱面镜分为平凸柱面透镜、平凹柱面透镜、双凸柱面透镜、双凹柱面、弯月柱面镜、柱交柱面镜和异形类柱面透镜。具有一维放大功能。

二、柱面镜的成像原理

由于柱面镜的特殊形状导致光反射错位，平面上的图形就会发生变形。变形的平面图像投影到柱面镜上，柱面镜再次发生变形。当光线经过柱面镜反射后，会聚焦到焦点处发出或从虚焦点发出分散，当平行光束入射时，光线会被柱面镜聚焦成一条直线。当非平行光束入射时，成像结果会因入射角度不同而产生变化。

柱面镜光路展示：

图一

三、柱面镜缝隙分析对比

以设计一款产品为例，用缝隙0.3mm、0.2mm、0.1mm、0.005mm、0.002mm作为分析。

透镜缝隙为0.3mm：当光照射缝隙时，缝隙较大，光斑均匀性效果较差，中心会出现一个较亮的焦点。

透镜缝隙为0.2mm：当光照射缝隙时，缝隙缩小1.5倍，光斑均匀性有所改善，中心焦点和线性光斑较明显。

透镜缝隙为0.1mm：当光照射缝隙时，缝隙缩小3倍，光斑均匀性进一步改善，线性光斑显著，中心焦点开始减弱。

透镜缝隙为0.005mm：当光照射缝隙时，缝隙收窄60倍，光斑均匀性趋向较好，中心焦点仍存在，但对光斑的影响不大。

透镜缝隙为0.002mm：当光照射缝隙时，缝隙收窄150倍，接近理想状态缝隙为0，光斑均匀度好，中间焦点基本消失，可忽略不计。

四、柱面镜成像公式

当柱面镜作为激光线发生器时，我们可以通过输入光束的半径公式来计算焦距：

可以通过所需线长（x)和工作距离(L)来计算发散角度：

可以通过发散角度(θ)计算工作距离：

五、柱面镜的用途

柱面镜广泛应用于高精度测试仪和大功率激光器、长距离线干涉仪、线性探测器照明、条形码扫描、全息照明、光信息处理、计算机等。光学柱面镜在强激光系统和同步辐射光束线中也有着广泛的应用。

本文由傲德光电（深圳）有限公司提供。专业生产石英玻璃光学元件，如复眼、微透镜阵列、非球面透镜等。

审核编辑：汤梓红