光学设计手册学习(三)——坐标断点

1、前文

坐标断点在OpticStudio中的使用是非常灵活的。坐标断点可在不影响系统中其他光学元件的基础上,被用来旋转或偏心任何光学表面或光学元件。

本文中的正确/错误描述均基于倾斜的零件是否会影响后续元件为准。

2、几种不同坐标断点实现倾斜方式比较

本文中采取的倾斜方式均为透镜前顶点为旋转中心实现偏转,选取的lens data如下所示,结构图可见是由两片玻璃胶合而成;可见在胶合镜片后设置了一虚拟面,用以显示胶合镜片最后一面的局部坐标,判断是否偏转正确。
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2.1、Pickup解(错误)

Pickup解主要通过对坐标断点采用拾取还原方式实现透镜元件倾斜;其设置如下所示:
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主要设置方式为在透镜前后各增加1坐标断点面(图2、7面),同时后坐标断点面偏心、倾斜参数拾取前坐标端面,拾取因子为-1,Order设置为1(先倾斜后偏心);
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从结构图中的局部坐标可以看出,在坐标断点之后的标准面的中心位置可见偏离原光轴,上述设置会导致后续元件的光轴与偏转前的元件的光轴存在差异,导致结果不准确,具体偏移数据可见zemax分析中的详细数据查看,如下所示,偏离量约0.54mm。
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2.2、Pickup解(正确)

Zemax中对元件倾斜的正确设置方法如下所示:
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可见在胶合元件最后一面厚度设置位置解(T解),将坐标系返回至胶合前顶点,再重新增加厚度,具体结构及局部坐标如下所示,图中高亮面为第6面,局部坐标系与胶合件前顶点重合。
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第8面局部坐标系为第6面局部坐标系还原倾斜再水平前移透镜厚度距离。具体偏移数据可以zemax分析中的详细数据查看,如下所示,由于倾斜设置导致的偏心为1.1×10E-16,基本可以忽略。
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2.3、ChiefRay解(错误)

具体设置与2.2类似,主要不同点在于第二坐标断点面偏心和倾斜解采取主光线解,主要设置如下所示:
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与Pick up解主要不同为在于主光线是否与像面垂直,检验方法如下,,采用RAID操作数检查0视场主光线在像面的入射角,可见采用主光线解可以保证经倾斜元件作用的出射光线,角度与像面垂直。
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但这种情况下,像面不会呈现竖直状态,可能会有一点的夹角,具体可见。具体偏移数据可见zemax分析中的详细数据查看,如下所示,Image面与全局坐标对比发现Imge面存在倾角,角度约为-3.03°。
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2.4、坐标返回(正确)

坐标返回的设置方式在于选取具体的面,将其返回至在此之前某面具体面,设置如下:
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在本例中,zemax的设置如下所示,具体设置为将6面的坐标断点面返回至2面坐标位置处,再添加一虚拟面用于增加透镜实际厚度。
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