OCAD这套软件挺好用的,咱们这回给菲涅尔透镜设计一下它最初的模样。你看菲涅尔透镜这种东西,它其实是由好多层环形的圆锥表面叠在一起的一个特殊结构,目的就是让光线按照你定好的角度汇聚起来,它这效果跟普通的球面透镜差不多,就像图2那样。这种透镜一般都用在那些不讲究成像质量、只要求简单大口径的场合,特别是照明系统里最常见,往往就用一块片子就行,既便宜工艺还能模压成形。 拿 OCAD 做这类透镜的初期设计也挺省事的。你只需要在表格里那个“表面面型”的栏里挑个“菲涅尔面”,马上就会弹出来个专门设计这种面型的窗口(图3)。在这个窗口里,你先用里头那个“下插入”或者“删除”的按钮定好环带的圈数,然后填上它的等效焦距值,再点一下“确定”,软件立马就能把每个环锥面的倾斜角度给算出来。 菲涅尔面的基底通常都是平的,不过有时候为了特殊需要也能做成球面。但这时候球面的半径只当是个底子用,不像普通球面透镜那样能提供光焦度。真正决定光焦度的是它的等值焦距而不是这个基底半径。 你看图3就明白OCAD有多厉害了,它能把所有环带中点的光线都严丝合缝地汇聚到一点上。不过对于整个环带来说,横向像差就看环带有多宽了,毕竟每个环带本质上就是个平面光锥,只能让光线转个弯,既没法自己会聚也没法消色差。 最后把菲涅尔透镜的光学系统设计好后,OCAD 就像画其他非球面镜一样顺手就能画出各种光学图纸。像画零件图的时候还能把所有的面型参数都标注上去呢(图5)。