基于PPT的三维光路结构示意图绘制实例演示-技术细节

一、三维光路示意图

现有一如下图所示的三维光路示意图,本博文将基于PPT对该示意图进行复现,并详细介绍复现的技术细节。
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图1 光路结构示意图

二、基于PPT的光学元件三维模型绘制

通常而言,三维光学元件的示意图,都可通过立方体和圆柱体组合变化而来,因此,首先需要明确如何通过PPT绘制立方体、圆柱体。

为了方便使用,PPT中已经提供了立方体与圆柱体的快速绘制,如图2所示。然而,这种方式绘制的立方体以及圆柱体,会存在一些不便之处,例如:它无法通过三维格式来设置顶部棱台、底部棱台等,这就使得没法将其优化为更加复杂的光学元件模型,因此,博主不建议使用这种方式来绘制立方体与圆柱体。
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图2 立方体与圆柱体的快速绘制

2.1 立方体的绘制

博主建议使用以下这种方式来绘制立方体,其图示步骤如图3所示:
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图3 立方体的绘制

详细技术细节描述如下:

1)首先在PPT中绘制一个矩形。
2) 将该矩形进行三维旋转:选中该矩形,点击绘图工具-格式-形状效果-三维旋转-离轴2右;如下图所示:
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图4 平面图的三维旋转设置

3)此时,将三维旋转后的平面矩形(深度为0)进行深度设置,值改为70磅;便可将平面矩形转化为立方体。

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图5 深度设置以得到立方体

4)最后,设置深度颜色曲面图颜色材料属性(半透明粉)、光源(设置为特殊格式-平面)等。最终立方体参数设置如下图所示:
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图6 立方体优化

如图6所示,其中还有顶部棱台底部棱台未为进行任何设置、合理利用这些功能,将可得到不同的光学元件,(如DMD、CCD相机、被测物体样本都是在该模型基础上优化得到)

如果有任何细节问题,可前往第五部分,获取该PPT源文件

2.2 圆柱体绘制

圆柱体绘制图示步骤如图7所示:

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图7 圆柱体绘制

详细技术细节描述如下:

1)首先在PPT中绘制一个圆形。
2) 将该圆形进行三维旋转:选中该圆形,点击绘图工具-格式-形状效果-三维旋转-离轴1上,如下图所示:

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图8 平面图的三维旋转设置

3)此时,将三维旋转后的平面圆形(深度为0)进行深度设置,深度值为100磅,便可将平面矩形转化为圆柱体。

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图9 深度设置以得到圆柱体

4)设置深度颜色、曲面图颜色、材料属性(特殊效果-平面)、光源(设置为暖调-早晨)等。最终立方体参数设置如下图所示:
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图10 圆柱体参数优化

三、光学元件细节优化设置

3.1 DMD上图片设置

DMD中加入了一幅光栅图,具体设置方法如下。

1)首先,在Matlab中生成一幅图像,如下图所示。
2) 随后,获取DMD设备的三维旋转角度(如,X旋转317.5°;Y旋转4.5°;Z旋转25°);
3) 将光栅旋转角度与DMD旋转角度保持一致,这样可保证DMD与光栅图像保持平行(如果表述不清楚,请下载源文件进一步对比三维格式的设置)。
4) 将光栅图片移动至DMD上,通过调整图层关系,即可将图片叠加在DMD上方

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图 11 DMD上方叠加图片设置

3.2 分光棱镜中的分光膜模拟

具体步骤如下:

1)在分光棱镜中根据分光膜大小、位置作出辅助线
2) 在PPT中绘制一个平行四边形,该平行四边形的形状大小与辅助线中的平行四边形大小保持一致。
3) 在三维格式中,设置材料属性为-半透明-最浅光源设置为暖调-早晨
4) 调整图层位置关系;即可将分光膜放进立方棱镜中。

图示讲解如下:

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图 12 分光棱镜中分光膜模拟设置

3.3 物镜细节绘制

绘制图示物镜,主要是通过三维格式中的顶部棱台底部棱台的设置完成。具体细节如下图所示:

1)首先,绘制得到一个圆柱体(该圆柱体尺寸直接比光束尺寸设置大一些即可)。
2) 在三维格式中,将顶部棱台设置为松散嵌入-宽度为2磅-高度为10磅
3) 同样地,在三维格式中,将底部棱台设置为松散嵌入-宽度为2磅-高度为10磅;
4) 在三维格式中,设置材料属性为-标准-金属效果光源设置为中性-强烈

最终的效果如下图所示:

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图 13 物镜细节设置

3.4 聚焦光束绘制细节

聚焦光束初始物体也是一个圆柱体,灵活运用底部棱台的参数,便可得到如图所示的聚焦光束。具体细节如下:

1)首先,绘制得到一个圆柱体(该圆柱体尺寸与光束一致,只是将深度设置为1磅)。
2) 在三维格式中,将底部棱台设置为角度-宽度为15磅-高度为80磅;
3) 在三维格式中,设置材料属性为-特殊效果-平面光源设置为暖调-早晨

最终的效果如下图所示:

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图 14 聚焦光束绘制细节

四、最终效果演示

4.1 装配原则

完成所有光学元件三维模型绘制后,即可进行装配。为保证装配美观,一定要保证同一路光束穿过的元件相互平行。具体细节如下图15所示:

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图15 装配原则

4.2 最终复现效果

最后基于PPT复现的三维光路示意图如图16所示。

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图 16 基于PPT绘制的三维光路结构示意图

五、PPT源文件获取

源文件可通过蓝奏云进行获取,密码为hwgh

基于PPT的三维光路结构示意图绘制实例演示.pptx|点击即可跳转-密码hwgh:

如链接失效,请及时私信博主获取该源文件。


⭐️◎⭐️◎⭐️◎⭐️ · · · **博 主 简 介** · · · ⭐️◎⭐️◎⭐️◎⭐️

▁▂▃▅▆▇ 博士研究生生 ,研究方向主要涉及定量相位成像领域,具体包括干涉相位成像技术(如**全息干涉☑**、散斑干涉☑等)、非干涉法相位成像技术(如波前传感技术☑相位恢复技术☑)、此外,还对各种相位解包裹算法☑相干噪声去除算法☑等开展过深入的研究。