1.一种产生均匀环形光的光学系统设计方法,其特征在于:
所述的光学系统由圆锥镜和柱面积分镜组合设计形成,具体设计思路:根据焦面环光宽度CD的大小,将入射至圆锥镜上的光束分割成1,2,3...区域,各个区域在Z轴方向上的宽度分别是Z11,Z12,Z13...;区域1,3的光反射至积分镜中的凹型曲面,分别会聚于焦点F1和F3后再发散至CD,区域2的光反射至凸型曲面,沿着虚焦点F2反向发散于CD,且区域2宽度小于CD长度;
所述的圆锥镜由锥线绕光轴Z旋转一周形成,锥线方程L(x,z)在XOZ平面内的定义如下:Z=cot(θ/2)·X+Z1 (1)
Z1是圆锥镜顶点与X轴的距离,θ是圆锥镜顶角;
所述的柱面积分镜是由多个凹凸相间的抛物线绕光轴Z旋转一周形成的凹凸型连续曲面,当圆锥镜顶角是θ时,以F1(XF1,ZF1)为焦点的凹型抛物线方程Pn1(Xn1,Zn1)定义如下:(sinθ·(Zn1-ZF1)+cosθ·(Xn1-XF1))2=-4fn1(sinθ·(Xn1-XF1)-cosθ·(Zn1-ZF1)-fn1)(2)A、B点位于该抛物线,F1是直线AD和直线BC的交点;A(XA,ZA)、C(XC,ZC)和D(XD,ZD)是已知坐标,点B(XB,ZB)中ZB=ZA+Z11,因此未知参数XB、焦点F1坐标及焦距fn1可通过以下方程组求解:同样地,以F2(XF2,ZF2)为焦点的凸型抛物线方程Pn2(Xn2,Zn2)可定义如下:(sinθ·(Zn2-ZF2)+cosθ·(Xn2-XF2))2=4fn2(sinθ·(Xn2-XF2)-cosθ·(Zn2-ZF2)+fn2)(4)B(XB,ZB)、C(XC,ZC)和D(XD,ZD)是已知坐标,点E(XE,ZE)中ZE=ZB+Z12,再结合方程组(3)可计算出式(4)中的焦点F2坐标及焦距fn2;根据上述方法计算其它凹凸抛物线各项参数,最终得到完整的柱面积分镜。