柱面透鏡

在單軸具有光學功率的透鏡

緊密控制的光學及幾何容差

提供矩形及圓形外型

提供 3 種效能等級：照明、成像、光束整型

具備內部自行設計及鍍膜能力因應客製要求

現貨供應，立即交貨

提供 N-BK7、UV 熔融石英及 N-SF5 基材

柱面透鏡是各種雷射應用的關鍵所在，其中包括將雷射二極體的橢圓形光束變為圓形、將發散光束聚焦於線性偵測器陣列、為量測系統建立光幕，或是將雷射光束投射至表面等等。柱面透鏡類似於球面透鏡，兩者均使用彎曲表面匯集或發散光線，不過柱面透鏡僅於單一方向具有光學功率，不會影響垂直方向的光線。愛特蒙特光學®是頂級的柱面透鏡供應商，供應項目包括消色差、非球面柱面透鏡、平凸及平凹透鏡幾何。

常見應用

柱面透鏡最常見的三種應用包括形成雷射光線、形成雷射光幕，以及將橢圓形雷射光束變為圓形。

Collimated light and a PCX cylinder lens

x = (

EFL

) L

工作距離: EFL + L

Collimated light and a PCV cylinder lens

x = (

EFL

) (L + EFL)

工作距離: L

雷射光線

雷射及單一柱面透鏡可用於建立雷射光線，以特定散開角度 θ 在單軸發散。

形成雷射光線的最重要參數，是線 x 的長度及工作距離，或是由透鏡到線的距離。用於描繪形成雷射光線特性的方程式，需視使用平凸或平凹柱面透鏡而定。

圖1(左側、上方): 平行光及 PCX 柱面透鏡

圖2(左側、下方): 平行光及 PCV 柱面透鏡

Two PCX cylinder lenses used to form a light sheet

光幕

使用平行光源及兩個焦距不同的柱面透鏡，就可以形成在兩個軸具有不同發散角度的光幕。焦距比例應大致等同所需光幕高寬比或 X 軸及 Y 軸發散角度的比例。其中使用與雷射光線相同的方程式，不過 X 軸與 Y 軸將各自使用獨立方程式。透鏡必須調整方向，讓每個透鏡的彎曲表面朝向光源，曲率平面則分開 90 度。

圖3: 使用兩個 PCX 柱面透鏡形成光幕

Two PCX cylinder lenses forming a light sheet

將橢圓形光束變為圓形

沒有平行化光學元件的雷射二極體，會以非對稱的模式發散。球面光學元件無法用於產生圓形的平行光束，因為透鏡會同時在兩個軸作用，維持原始的非對稱狀態。一對正交的柱面透鏡，可將各軸分開處理。

為了實現對稱輸出光束，兩個柱面透鏡的焦距比例，應等於 X 軸及 Y 軸發散比例。二極體置於兩個透鏡的焦點；因此透鏡之間的分隔距離，就是兩者的焦距差。各個透鏡的最大光束寬度，可利用下列方程式計算：

d = 2f(tan(

))

使用透鏡焦距 (f) 及其平行軸的發散角度 (θ)，可計算求得最大光束寬度 (d)。各個透鏡的通光孔徑，必須大於對應的最大光束寬度。

圖4: Two PCX cylinder lenses circularizing an elliptical beam

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選擇指南

愛特蒙特光學提供圓形、矩形或橢圓形尺寸的柱面透鏡。其中供應多種紫外線至紅外線的抗反射鍍膜選項，包括 UV-AR、UV-VIS、MgF₂、VIS-NIR、VIS 0°、NIR I 或 NIR II。消色差柱面透鏡提供額外的色彩補正效果，將色像差降到最低。除了 2D 或 3D 模型，也提供下載完整產品說明資料。

產品系列	波前誤差	表面品質	楔形公差	產品廣度	像差補正
照明柱面透鏡	未定義	良好	未定義	絕對最佳	否
成像柱面透鏡	較佳	良好	較佳	較佳	否
光束整型柱面透鏡	最佳	最佳	最佳	最佳	否
非球面柱面透鏡	較佳	良好	良好	良好	否
消色差柱面透鏡	良好	較佳	較佳	良好	是

照明柱面透鏡
照明柱面透鏡是愛特蒙特光學最經濟實惠的選項，在尺寸及焦距方面的選項也最多，但是並沒有較嚴格的效能公差。這類產品適合用於注重成本的照明應用。檢視產品優點: 提供各式各樣的尺寸及焦距最符合成本效益的選項缺點: 未定義波前規格受限的幾何公差

成像柱面透鏡
成像柱面透鏡的波前誤差及楔形公差優於照明柱面透鏡，但表面品質相同，且尺寸及焦距選項較少。這類產品適合用於產生雷射光線及雷射光幕。檢視產品優點: 在效能與價格之間取得平衡缺點: 尺寸限於 10 x 20mm 及以下

光束整型柱面透鏡
光束整型柱面透鏡結合最佳的緊密控制公差，以及最佳的量產整合價格，是各種光束整型應用的理想選擇，例如將雷射二極體的橢圓形光束變為圓形、建立量測系統的光幕，或是將雷射光線投射至表面。檢視產品優點: 緊密控制的光學公差，包括波前誤差、表面品質及楔形緊密控制平面軸楔形、放大面軸楔形及軸向傾斜的幾何公差價格與品質的理想組合缺點: 價格高於照明柱面透鏡

非球面柱面透鏡
非球面柱面透鏡具有非球面表面，可大幅降低球面像差。其中提供繞射極限效能，適合用於建立單色光源的細線輪廓。檢視產品優點: 採用繞射極限設計，可產生極為銳利的細雷射光線缺點: 最昂貴的柱面透鏡選項會出現嚴重的色球差

消色差柱面透鏡
消色差柱面透鏡是由低折射率正透鏡 (冕牌玻璃) 元件及高折射率負透鏡 (火石玻璃) 元件黏合組成，盡可能減少色像差及球面像差。這類透鏡具備色彩補正效果，適合搭配使用寬頻光源。檢視產品優點: 具備色像差補正效果，可搭配使用寬頻光源具備球像差補正效果，可建立細雷射光線缺點: 比大部分柱面透鏡選項更昂貴尺寸及規格選項有限

常見問題

愛特蒙特光學柱面透鏡涵蓋的波長範圍為何？

提供多種紫外線至紅外線的抗反射鍍膜選項，涵蓋 250nm 至 1550nm 波長，包括 UV-AR、UV-VIS、MgF₂、VIS-NIR、VIS 0°、NIR I 或 NIR II。也提供未鍍膜透鏡，涵蓋 200nm 至 2500nm 波長。

提供的透鏡基材材料為何？

愛特蒙特光學柱面透鏡是由光學玻璃製作，包括 N-BK7、UV 熔融石英、N-SF5 及 N-SF11。

消色差柱面透鏡與標準平凸 (PCX) 柱面透鏡之間的差異為何？

PCX 柱面透鏡僅使用單一基材材料，消色差柱面透鏡則使用多種基材修正球面像差及色像差。消色差柱面透鏡適合僅在單一方向需要放大的應用，因應其中必要的細線輪廓需求。相較於傳統的柱面透鏡，消色差柱面透鏡具有多項效能優勢，包括可大幅減小成像平面的球面像差與色像差。若與 LED 光源搭配使用，消色差柱面透鏡將非常適用於產生光線。一般應用包括以 LED 照明光源產生光線，以及搭配 LED 型掃描裝置的卓越聚焦效果。下圖比較消色差柱面透鏡的聚焦光線，以及標準平凸 (PCX) 柱面透鏡的聚焦光線。

柱面透鏡或變形稜鏡對哪一種比較適合將橢圓形光束變為圓形？

變形稜鏡對和柱面透鏡都可實現單軸光束調變，不過兩者之間有一些實質差異：

變形稜鏡對所佔空間較小
柱面透鏡可能因為像差影響光束的輻射輪廓
柱面透鏡不會轉移光束

資源

應用說明

技術資訊及應用範例包括理論說明、方程式、圖示及其他各項。

使用柱面透鏡時的考量
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什麼是柱面透鏡？
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為何選擇消色差柱面透鏡？
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影片

資訊豐富的企業或教學影片，除了介紹各種簡單秘訣，也提供以應用為基礎的產品優勢展示。

柱面透鏡產品概觀
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