簡(jiǎn)介：本文描述了從一個(gè)光學(xué)模型中導(dǎo)入膠合雙透鏡的一般過(guò)程，以Edmund光學(xué)45089消色差透鏡作為一個(gè)范例（使用了Zemax文件）。當(dāng)FRED導(dǎo)入一個(gè)雙膠合透鏡時(shí)，創(chuàng)建了兩個(gè)獨(dú)立單透鏡元件，用戶可以有兩個(gè)選擇：

1. 使用FRED的膠合功能來(lái)指定兩個(gè)單透鏡元件的膠合層厚度。這具有增加雙膠合透鏡厚度的效果。

2. 不使用FRED的膠合功能但是修改導(dǎo)入的單透鏡，來(lái)去除在共用表面上的表面重合問(wèn)題。

這兩個(gè)選項(xiàng)在本文中會(huì)詳細(xì)的描述。

導(dǎo)入一個(gè)雙膠合透鏡

本文以Edmund光學(xué)45089消色差透鏡作為一個(gè)范例。通過(guò)文件>導(dǎo)入>導(dǎo)入光學(xué)選項(xiàng)（File > Import > Import Optical），透鏡文件可以從CodeV、Zemax 和 OSLO導(dǎo)入到FRED中。選擇好將要導(dǎo)入的文件后，就可以看到下面的對(duì)話框。

出于對(duì)雙膠合透鏡元件討論的目的，如上圖中的紅框所示，是導(dǎo)入對(duì)話框中的關(guān)鍵項(xiàng)。這一導(dǎo)入選項(xiàng)表示光學(xué)設(shè)計(jì)中創(chuàng)建的每個(gè)膠合表面將由兩個(gè)完全相同的且有10μm間距的表面表示。FRED會(huì)自動(dòng)的用一種標(biāo)準(zhǔn)的膠合材料來(lái)“填充”這10μm的間距。這一過(guò)程的圖示如下。

選項(xiàng)1：膠合單透鏡

如果導(dǎo)入執(zhí)行的是大于零的“默認(rèn)膠合厚度（微米）”（Default cement thickness (microns)值，那么您已經(jīng)選擇了用膠合選項(xiàng)導(dǎo)入。導(dǎo)入后對(duì)象樹(shù)的一個(gè)展開(kāi)視圖如下所示。

注意到“Surface 2”具有兩個(gè)，第一個(gè)表面在“Lens 1-2”中，另一個(gè)在“Lens 2-3”中。打開(kāi)這兩個(gè)“Surface 2”節(jié)點(diǎn)對(duì)話框可以確認(rèn)它們確實(shí)是完全相同的表面。

現(xiàn)在，10μm膠合層厚度可以由如下方式確認(rèn)。如果我們分別打開(kāi)“Lens 1-2”和“Lens 2-3”對(duì)話框，發(fā)現(xiàn)“Lens 2-3” 相對(duì)于“Lens 1-2”移動(dòng)了一個(gè)附加的0.01mm。

這證實(shí)了兩個(gè)單透鏡元件確實(shí)是根據(jù)初始的指令分隔了10μm。膠合層如何呢？如果您鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊對(duì)象樹(shù)中的“Lens 1-2.Surface 2”節(jié)點(diǎn)并選擇“Glue”選項(xiàng)，就會(huì)打開(kāi)膠合對(duì)話框。

從膠合對(duì)話框中，我們可以看出“Lens 1-2.Surface 2”使用FRED光學(xué)膠合模型膠合到“Lens 2-3.Surface 2”上。

該選項(xiàng)很容易使用。除了輸入期望的膠合層厚度外，沒(méi)有其他操作需要依賴(lài)用戶。只要記住，這確實(shí)輕微的改變了指令，因?yàn)樵诿總�(gè)膠合表面，膠合層厚度增加了。

選項(xiàng)2：非膠合單透鏡

如果您不想用FRED在膠合面插入膠合層，那選擇默認(rèn)的導(dǎo)入模式，那么就涉及到更多的工作。然而該方法的價(jià)值在于，當(dāng)一切都完成時(shí)，導(dǎo)入模型具有和初始的光學(xué)模型相同的精確指令。非膠合選項(xiàng)的實(shí)現(xiàn)由如下方式進(jìn)行。

首先，打開(kāi)光學(xué)導(dǎo)入對(duì)話框，如之前所示，但是設(shè)置“默認(rèn)膠合厚度（微米）”到零，然后點(diǎn)擊創(chuàng)建。

FRED會(huì)提示您輸入了0作為膠合厚度……

只要點(diǎn)擊OK并且忽略該對(duì)話框就好了。展開(kāi)的對(duì)象樹(shù)視圖如下所示，像以前一樣，注意到現(xiàn)在有兩個(gè)“Surface 2”存在。

但是，這次當(dāng)我們打開(kāi)“Lens 2-3”對(duì)話框時(shí)，我們可以看到第二個(gè)透鏡元件沒(méi)有產(chǎn)生附加的10μm的移動(dòng)。

現(xiàn)在我們到了討論的最重要的一點(diǎn)。我們已經(jīng)有了兩個(gè)“Surface 2”節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)單透鏡之間沒(méi)有間隙意味著“Lens 1-2.Surface 2” 和“Lens 2-3.Surface 2”是重合的。盡管重合表面在序列設(shè)計(jì)程序不是一個(gè)問(wèn)題，但是對(duì)于像FRED的非序列程序就存在問(wèn)題。記住和Zemax和CodeV不同的是，F(xiàn)RED不能提前知道在光線追跡的過(guò)程中表面相交的順序。FRED需要去查詢(xún)多個(gè)表面并且確定哪個(gè)面才是下一個(gè)有效的相交面。當(dāng)兩個(gè)表面重合到一起，就會(huì)出現(xiàn)混淆，哪個(gè)表面才應(yīng)該是相交的。這非常不好，因?yàn)榭傮w上來(lái)說(shuō)這意味著由于相交不明確，光線會(huì)選擇錯(cuò)誤的浸入材料并且該錯(cuò)誤會(huì)傳遞到系統(tǒng)的其余部分。

因此，讓我們來(lái)處理重合面的問(wèn)題。

鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“Lens 2-3”，選擇選項(xiàng)“轉(zhuǎn)換為自定義元件（Convert to Custom Element）”，然后在確認(rèn)對(duì)話框中點(diǎn)擊yes。此時(shí)Lens 2-3的圖標(biāo)已經(jīng)轉(zhuǎn)換為自定義元件標(biāo)志。

從透鏡結(jié)構(gòu)到自定義元件的轉(zhuǎn)換是重要的，因?yàn)橥哥R結(jié)構(gòu)具有某些規(guī)則，它會(huì)阻礙我們用適用于這一應(yīng)用的方法來(lái)修改表面。

接下來(lái)，我們打開(kāi)“Lens 2-3.Surface 2”的對(duì)話框，點(diǎn)擊材料標(biāo)簽。在這個(gè)案例中的透鏡，賦予用于導(dǎo)入的“Lens 2-3”的材料是Air和N-SF10。因?yàn)镾urface 2定義了“Lens 1-2” 和 “Lens 2-3”的邊界，我們需要該表面以N-BAF10和 N-SF10為界。因此，我們用N-BAF10型號(hào)來(lái)替代Air型號(hào)，然后點(diǎn)擊對(duì)話框中的OK。

這個(gè)過(guò)程的最后一步是禁用剩余的表面，“Lens 1-2.Surface 2”，這個(gè)可以通過(guò)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊對(duì)象樹(shù)中的該表面并選擇選項(xiàng)，“Never Traceable”。我們最終的對(duì)象樹(shù)如下所示：

如果您按照表面的順序，您會(huì)發(fā)現(xiàn)有以下系列的現(xiàn)象：

1. “Lens 1-2.Surface 1”-這是一個(gè)Air/N-BAF10材料邊界

2. “Lens 2-3.Surface 2”-這是一個(gè)N-BAF10/N-SF10材料邊界

3. “Lens 2-3.Surface 3”-這是一個(gè)N-SF10/Air材料邊界

結(jié)束語(yǔ)

本文提出了兩種選項(xiàng)來(lái)處理FRED導(dǎo)入的光學(xué)元件的膠合面。選擇的方法取決于您的應(yīng)用。第一個(gè)方法描述了膠合層選項(xiàng)的使用，由于在每個(gè)膠合面額外的膠合厚度，這確實(shí)輕微的改變了指令。第二種方法描述的是保留了光學(xué)指令，但這是以導(dǎo)入模型之后的一些操作處理為代價(jià)的。

備注：

1. Edmund45089詳細(xì)信息

http://www.edmundoptics.com/optics/optical-lenses/achromatic-lenses/mgf2-coated-achromatic-lenses/45089/

2. 在FRED中選擇插入透鏡，在Edmund中找到庫(kù)存號(hào)：45089

3. 更多雙膠合的例子可參考：

X:\Program Files\Photon Engineering\FRED 14.40.0\Resources\Samples\Imaging\ glueLensSystem

4. 在新版14.110中在導(dǎo)入選項(xiàng)中的雙膠合元件的膠合層已經(jīng)刪除，雙膠合元件的導(dǎo)入是兩個(gè)透鏡元件共用一個(gè)表面，另一表面被標(biāo)記為不追跡。所有表面的位置代碼已經(jīng)重寫(xiě)。對(duì)于基于表面的導(dǎo)入，表面的位置是相對(duì)于前一面（與常用的透鏡設(shè)計(jì)程序約定相吻合）。然而，對(duì)于基于元件的導(dǎo)入，所有的元件和表面使基于全局坐標(biāo)。