一、柱面鏡的簡介

柱面鏡屬于非球面透鏡，可以通過設計有效減小球差和色差。柱面鏡分為平凸柱面透鏡、平凹柱面透鏡、雙凸柱面透鏡、雙凹柱面、彎月柱面鏡、柱交柱面鏡和異形類柱面透鏡。具有一維放大功能。

二、柱面鏡的成像原理

由于柱面鏡的特殊形狀導致光反射錯位，平面上的圖形就會發生變形。變形的平面圖像投影到柱面鏡上，柱面鏡再次發生變形。當光線經過柱面鏡反射后，會聚焦到焦點處發出或從虛焦點發出分散，當平行光束入射時，光線會被柱面鏡聚焦成一條直線。當非平行光束入射時，成像結果會因入射角度不同而產生變化。

柱面鏡光路展示：

圖一

三、柱面鏡縫隙分析對比

以設計一款產品為例，用縫隙0.3mm、0.2mm、0.1mm、0.005mm、0.002mm作為分析。

透鏡縫隙為0.3mm：當光照射縫隙時，縫隙較大，光斑均勻性效果較差，中心會出現一個較亮的焦點。

透鏡縫隙為0.2mm：當光照射縫隙時，縫隙縮小1.5倍，光斑均勻性有所改善，中心焦點和線性光斑較明顯。

透鏡縫隙為0.1mm：當光照射縫隙時，縫隙縮小3倍，光斑均勻性進一步改善，線性光斑顯著，中心焦點開始減弱。

透鏡縫隙為0.005mm：當光照射縫隙時，縫隙收窄60倍，光斑均勻性趨向較好，中心焦點仍存在，但對光斑的影響不大。

透鏡縫隙為0.002mm：當光照射縫隙時，縫隙收窄150倍，接近理想狀態縫隙為0，光斑均勻度好，中間焦點基本消失，可忽略不計。

四、柱面鏡成像公式

當柱面鏡作為激光線發生器時，我們可以通過輸入光束的半徑公式來計算焦距：

可以通過所需線長（x)和工作距離(L)來計算發散角度：

可以通過發散角度(θ)計算工作距離：

五、柱面鏡的用途

柱面鏡廣泛應用于高精度測試儀和大功率激光器、長距離線干涉儀、線性探測器照明、條形碼掃描、全息照明、光信息處理、計算機等。光學柱面鏡在強激光系統和同步輻射光束線中也有著廣泛的應用。

本文由傲德光電（深圳）有限公司提供。專業生產石英玻璃光學元件，如復眼、微透鏡陣列、非球面透鏡等。

審核編輯：湯梓紅