Ansys Zemax|如何使用坐标返回功能恢复原坐标系
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在OpticStudio的序列模式下,坐标间断面(CB,Coordinate Break)用于根据当前系统定义新的坐标系。本文将介绍如何在OpticStudio中使用坐标返回功能。
坐标返回求解可以方便地自动恢复到所需表面的坐标系。
简介
在OpticStudio的序列模式下,坐标间断面(CB,Coordinate Break)用于根据当前系统定义新的坐标系。这些面主要用于执行定义在局部坐标系中的面的倾斜和偏心。坐标间断为设计中表面/元件的定位和倾斜提供了极大的灵活性。
然而,当镜头数据编辑中存在许多复杂的嵌套倾斜/偏心时,返回至先前表面的坐标系可能会变得困难。OpticStudio的坐标间断返回功能可以极大地简化这个问题。本文将通过一个示例展示如何使用坐标返回功能。
坐标返回功能
坐标返回功能用于坐标间断面,如图,位于“表面属性”对话框的“倾斜/偏心”选项卡下:
![](images/solutions/1Z20240423001.png)
坐标返回功能非常易于使用:先选择“坐标返回”的坐标系的方式,再选择“至表面”返回至期望表面的坐标系。
“无”为禁用坐标返回功能
其次还有三种恢复坐标系的方式可供选择:
“仅方向”:仅确定关于X、Y和Z轴的倾斜,以将坐标系的方向恢复到前一个表面。不会调整表面顶点的位置偏移。
“XY方向”:确定关于X、Y和Z轴的倾斜以及在X和Y方向上的偏心,以恢复坐标系的方向。这将使顶点偏移的X和Y分量与所选表面相匹配,但不会对Z位置进行调整。
“XYZ方向”:这与“XY方向”相同,但考虑了Z偏移。Z偏心由坐标间断面的厚度参数设定,因此当前表面的方向和位置都将与“至表面”所选的表面相同。
坐标系的返回
如果没有坐标间断返回功能,使用“虚拟”传播可返回到前一个表面的坐标系。然而,随着这种传播过程中坐标系的数量增加,“回溯”变得越来越困难,而且容易出错。但是对于坐标间断返回功能来说,无论涉及多少坐标旋转或偏心,无论它们的顺序如何,坐标间断返回功能都能有效工作。
在下图中,S2和S3处产生了y偏移,这仅仅是因为在S1的坐标系中传播了一段非零的Z距离(S1绕X轴倾斜了20度)。
![](images/solutions/1Z20240423002.png)
如果要定义S3在物空间坐标系中的位置,可以采取以下几种方法之一:
1、手动计算出由于沿倾斜坐标系传播z距离而产生的y偏移量,对应地偏心表面。
2、使用虚拟传播返回到表面2(第一个坐标间断面),恢复倾斜,然后为下一个表面指定适当的Z厚度。
3、让OpticStudio自动恢复到表面1的坐标系(第一个坐标间断面之前的虚拟表面)。
上述三种方法中的任何一种都相对容易实现,但是如果有多个嵌套的坐标间断面,并且想要恢复到物空间坐标系,就需要用到坐标返回功能。
坐标返回功能的应用
这里我们使用上述提到的方法3来验证坐标返回的实用性。前面提到,由于在S1的倾斜坐标系中传播了Z距离,导致S2(在镜头编辑器中为表面5)在Y方向上产生了偏心。我们希望恢复这个偏移量,以便S3与物空间处于相同的坐标系(即与镜头编辑器中的表面1处于同一个坐标系中)。由于物位于无穷远处,我们将通过“至表面”选择表面1作为坐标返回表面。
在“像面”之前插入一个表面,并将表面类型更改为“坐标间断”,选择确定。在应用坐标返回之前,必须首先对表面5和6的厚度进行一些调整。我们希望S3距离S2 20个镜头单位,但是我们先要补偿由S1的坐标系下传播造成的偏移。因此,删除表面5的厚度并将其赋值给新插入坐标断点,使厚度如下所示:
![](images/solutions/1Z20240423003.png)
打开表面6的表面属性对话框,并选择“倾斜/偏心”选项卡。若要恢复X、Y、Z旋转以及X和Y偏心,将“坐标返回”选项更改为“方向XY”(不考虑Z偏移),并将“至表面”更改为1。
选择“确定”以关闭表面属性对话框,如下图所示,注意表面6的坐标断点参数所做的更改。字母“R”表示该参数由坐标返回求解控制,其作用与求解非常相似。任何使用坐标返回的情况,它都将覆盖由坐标返回控制的参数上的任何其他求解、变量或多重结构设置。
![](images/solutions/1Z20240423004.png)
在本示例中,只需控制“偏心Y”即可将坐标系还原为与表面1对应的坐标系。如下图,数据报告中可显示镜头数据,计算公式为:20*sin(20)=6.8404。
![](images/solutions/1Z20240423005.png)