还剩486页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
9.13编辑镀膜文件.....___§
10.5ReportGraphics4/
13.6偶次非球面.....136§
13.7奇次非球面.....137§
13.9近轴X-Y表面.....138§
13.10环形表面.......139§
13.13立方样条表面......141§
13.14Ⅰ型全息表面.......142§
13.21衍射光栅表面.......147§
13.23倾斜表面......149§
13.24不规则表面....149§
13.26梯度折射率2表面......152§
3.1应用程序用的是16bit标准型格式,然而有些Windows
3.1应用程序用的是一种变化的称为“16bitPla__able”格式最近,32位的应用程序用的是32位的增强型格式,当用32位格式时,生成的图表格式的扩展名是EMF,它表示增强型图元格式MetafilePenWidth以Windows图元文件格式通过剪贴板或磁盘文件输出的图形文件中与设备有关的像素中的线宽AspectRatioZE__X图表窗口中缺省的显示比例是3×4,这正好与标准打印纸
8.5×11英寸相匹配对11×17英寸的打印纸,3×5的显示比例更适合4×3和5×3是长比宽大的显示比例此选项对打印和屏幕有相同的缺省显示比例,每个图表屏幕可用WindowAspectRatio设置选项来设置自己的显示比例颜色(Colors)颜色对话框是用来定义ZE__X图表中笔的颜色当画光线特性曲线、点列图和其它数据曲线时,不同颜色的笔用来画不同波长的曲线波长1用笔1,波长2用笔2,依此类推;视场位置1用笔1,视场位置2用笔2,依此类推红、绿、蓝的值定义了笔的颜色,每一个值必须在0~225之间,用24bit的红、绿、蓝的值来定义笔的颜色,共有一千六百万种颜色,但只显示当前图表硬件提供的分辨率所得的颜色将显示在红、绿、蓝的值的右边文本(Text)目的本设置决定了文本窗的属性日期/时间设置也影响着图表窗口设置条目描述屏幕字体大小定义显示在窗口文本字体的大小,缺省值是8point日期/时间在图表上,既可以不选择日期时间,又可只选择日期,或日期和时间都选择编辑(Edit)目的本设置决定了电子表格编辑器的属性如果编辑器的单元格尺寸太窄无法显示整个数据,则“*”号将代替被删去部分的数据设置条目描述十进制数此选项用于改变显示在镜头数据编辑中的十进制数字选择“Compact”将改变要显示的十进制数字个数,以便使所显示的位置最小字体大小用于定义文本字体的大小,缺省值为8point自动更新控制如何和何时ZE__X更新数据编辑器中的数据,“None”意味着光瞳位置、求解和其它编辑器中的镜头数据都不更新,直到“System”菜单中选项“Update”打开只要新数据键入镜头数据中,“Update”设置使更新的数据运行,特别的是对多重结构参数编辑器“UpdateAll”使所有窗口的数据都更新详细的参见“系统菜单”这章的“Update”和“UpdateAll”注释显示选择它,则表面注释列会显示在镜头数据编辑器中,否则此列隐藏起来撤消撤消有三种可选状态不撤消、单步撤消、多步撤消详细的参见“编辑菜单”这章中的撤消选项LDE单元格尺寸在镜头数据编辑器中,定义了单个单元格的宽度,宽的单元格意味着列少,但数据看的较清楚MFE单元格尺寸定义了评价函数编辑器中单个单元格的宽度M__单元格尺寸定义了多参数编辑器中单个单元格的宽度EDE单元格尺寸定义了附加数据编辑器中单个单元格的宽度TDE单元格尺寸定义了误差数据编辑器中单个单元格的宽度打印(Printing)目的此设置用来定义打印输出的属性设置条目描述跳过打印对话框如果此对话框打开,当从其它窗口选择打印选项时,ZE__X将不会显示允许选择打印机类型和其它选项的打印对话框如果此对话框关闭,则缺省的为默认打印机图形旋转如果选择此设置,将使所有被打印的图形旋转90°当打印设置为相片模式时,这允许__采用全景格式参见下面的讨论笔的宽度定义笔的粗细,值为0时是细线,值越大线越粗图形宽度参见下面的讨论左页边距%图形的左页边距占整个图形宽度的百分比,只影响图形的打印右页边距%图形的右页边距占整个图形宽度的百分比,只影响图形的打印上页边距%图形的上页边距占整个图形高度的百分比,只影响图形的打印下页边距%图形的下页边距占整个图形高度的百分比,只影响图形的打印打印字体大小当在文本窗打印时,定义打印字体的大小,缺省值为8point文本页边距当打印文本文件时,用左页边距讨论“图形宽度”控制器同ZE__X大多数设置不同因为它能准确地告诉ZE__X图形有多大,而不是图形应该有多大每个打印机可用不同尺寸来打印ZE__X图形为在页面布局上和比例条上获得精确的比例,在打印时ZE__X应被告知图形有多大,得到这个信息,ZE__X就能准确地打印出11或21的图形按下“图形宽度”按钮会显示打印对话框,这同从ZE__X中打印图形显示的是同一个对话框,这个对话框允许选择打印机驱动器,而且通常允许打印机选择特殊项目,如分辨率、方向和其它一些各个打印机不同的选项用打印对话框选择一些你常用的打印驱动器和模式注意ZE__X通过将图形旋转90°用“全景模式”打印,并用相片模式设置这样做是因为所有的打印机都用相片模式作为缺省模式,因此ZE__X一直把设置保持为相片模式,并用旋转图形功能ZE__X应用这些设置来决定打印时实际的图形有多宽,并把以英尺为单位的宽度值告诉给“图形宽度”编辑框注意,只要打印方位和页边距设置好或按下“复位”键,对于缺省模式打印机设置,图形宽度会自动重新计算一旦计算出准确的图宽,布局图上的比例就很准确当然,如果采用相同的打印驱动器和设置模式,在实际打印中,它也会能很准确如果在打印时选择不同的打印驱动器和模式,图形比例就不会自动计算当用一个新打印机或用不同模式打印时,为得到正确的比例,图形环境必须用前面所描述的步骤重新设置最后,有时需要复盖图像宽度的缺省设置,例如,如果最后的打印输出需要减小到适当的尺寸以便被另一个文件所包容,所要的最后的尺寸就用确定最后图像的精确比例为实现这一目的,只要在图形宽度编辑框中输入已知的最后的像宽尺寸(用英尺表示),并按下保存按钮所有随后打印的图形都会得到所指定的最后像尺寸注意因为所有其它图形比例都可__确定,因此精确的比例控制只对轮廓图和零件图产生影响按钮条(ButtonBar)目的这些设置决定了哪些功能能显示在ZE__X主屏幕上端的按钮条中说明有20个能打开ZE__X主菜单项的按钮,每个按钮都有与按钮相__的相同的下拉菜单选项选择“Off”按钮,这些按钮就不会显示状态条(StatusBar)目的这些设置决定了哪些参数显示在ZE__X主屏幕下部的状态条中说明其中有4个能显示不同数据的区域,如EFT、EPD、F/#等等退出(Exit)目的退出ZE__X说明如果镜头已被更改,ZE__X会提醒你保存镜头,否则,将终止程序最近用的文件(Re__ntlyusedfile)最近用的镜头文件被列在文件菜单的下部,选择这些文件会使文件装入,这是一个简单的打开文件的快捷方式第6章编辑菜单镜头数据LensData镜头数据编辑器是一个主要的电子表格,将镜头的主要数据填入就形成了镜头数据这些数据包括系统中每一个面的曲率半径、厚度、玻璃材料单透镜由两个面组成前面和后面,物平面和像平面各需要一个面,这些数据可以直接输入到电子表格中当镜头数据编辑器显示在显示屏时,可以将光标移至需要改动的地方并将所需的数值由键盘输入到电子表格中形成数据每一列代表具有不同特性的数据,每一行表示一个光学面或一个__光标可以到需要的任意行或列,向左和向右连续__光标会使屏幕滚动,这时屏幕显示其他列的数据,如半口径,二次曲线系数,以及与所在的面的面型有关的参数屏幕显示可以从左到右或从与右到左滚动”PageUp”和”PageDown”键可以__光标到所在列的头部或尾部当镜头面数足够大时,屏幕显示也可以根据需要上下滚动插入或删除面数据Insertinganddeletingsu_____s在初始状态除非镜头已给定通常显示三个面即物面、光栏面、像面物面与像面是永有的,不能删除其它面可以用”Insert”和”Delete”键插入或删除物平面前和像平面后不能插入任何面这里的“前面”表示一个序号较小的面,而“后面”表示一个序号大的面光线顺序地通过各个表面,ZE__X中的面序号是从物面,即第0面,到最后一个面(即像面)排列的若想在电子表格中输入数据,__光标到正确的方格,然后从键盘输入可以用“BackSpa__”键编辑修改当前的数据,一旦你要编辑方格中的内容,可以用“Left”,“Right”,“Home”,“End”键浏览整个文件当数据已改好时,按任意光标键或__屏幕的任意位置或按“Enter”键可结束当前编辑在数据编辑器中还有一些快捷方法若要增加当前的值,在数字前写一个加号,例如如果显示的数据是10,键入“+5”按“Enter”键,数字会变为15符号“*”和“/”也同样有效要减少数字,可用负号和一个空格如输入“-5”可以将17变为12注意这里“-”和“5”之间必须有一个空格,如果不输入一个空格,程序会认为是你输入的是一个负的新数值输入“*-1”可以改变数值的正负号剪切、__和粘贴面数据Cutting,Copying,andPastingsu_____data参见”EDIT”菜单中的说明输入面注释Enteringsu_____comments每个面都有一个注释栏,通过它可以输入最大到32个用户文本字符,这些注释能增强镜头特性的可读性,且不影响光线追迹在某些分析功能中也会显示这些面的注释整个注释内容都可以被隐藏参见下面”OPTIONS”菜单中的说明输入半径数据Enteringradiidata为输入或改变一个面的曲率半径,__光标到所要的方格中,将新的数据键入半径数据通常用透镜的计量单位输入和显示,这些计量单位是表示长度的输入厚度Enteringthicknessdata为输入或改变面的厚度,__光标到所要的方格中,将新的数据键入,厚度数据通常用透镜的计量单位输入和显示面厚度表示一个面到另一个面的距离像平面的厚度是唯一不被使用的数据通常在一个反射镜后改变厚度符号奇数次反射后,所有的厚度都是负的,这种符号规定与反射镜的序号和当前的坐标转折无关这种基本规定不能通过将坐标旋转180度来代替输入玻璃数据Enteringglassdata每个面所用的玻璃材料是通过将玻璃名写入镜头数据编辑器的“Glass”中来确定的玻璃名字必须是当前已被装载的玻璃库中的玻璃名称之一,缺省的玻璃目录是“Schott”,其它目录也是可选用的要使用多个玻璃库或查阅、编辑、添加玻璃目录,参见”使用玻璃库”这一章如要把某一个表面定为反射面,这一面的玻璃应命名为“Mirror”当输入新玻璃时,可在玻璃名称上添加”/P”选择项,这个选项可以使ZE__X通过改变前后面的曲率半径来维持该面前后顶点间的光焦度保持不变例如,如果玻璃已选择为BAK7,输入一个新玻璃“SF1/P”将使玻璃变为SF1,同时调整前后面半径使光焦度保持不变ZE__X能保持顶点间的光焦度保持不变,但是由于玻璃的光学厚度的改变,整个光焦度将会有微小的改变,这种影响对薄透镜是很小的输入半口径数据Enteringsemi-diameter半口径的缺省值是由通过追迹各个视场的所有光线沿径向所需的通光半径自动计算获得的如果半口径值已给定,那么这个给定的数据旁将有一个“U”,这说明此半口径是用户定义的,这个半口径只影响外形图中各面的绘图,不反映面的渐晕参见各面通光口径的确定(Specifyingsu_____apertures)这一节输入二次曲面数据Enteringconicdata许多不同的曲面面型中都允许有二次曲面数据输入或改变一个面的二次曲面系数时,__光标到所需的方格,键入新数值即可二次曲面系数不是长度度量参见面型(Su_____Types)一章的标准面型(Thestandardsu_____)中关于二次曲面的定义输入参数数据Enteringparameterdata参数数据是由8个确定某一特定面性质的数据组成关于参数数据的其它信息参见面型“Su_____Types”这一章确定光栏面Definingthestopsu_____光栏面可以是系统中除去物面和像面的任意一面要改变光栏面,可双击将成为光栏面的这一行最左边的一列即有数字的一列,把面型对话框打开,单击“__keSu_____Stop”标签,对话框消失,这个面显示”STO”,而不是面序数确定光栏面时保证如下前提是很重要的即使入射光瞳与物面同轴,假定此系统有坐标转折,偏心,全息,光栅以及其它能改变光轴的组件,应将光栏放在这些面之前如果系统是关于光轴旋转对称的,那么这种限制就不需要了只有使用了使光轴产生偏心或倾斜的面的系统,才要求将光栏放在这些面之前如果坐标发生转折,对只是由反射镜组成的另一种共轴系统,那么即使光栏面放在这些反射镜后,光瞳位置也可以正确地计算出来在某些系统中是不可能将孔径光栏放在坐标转折前的,因此,必须对光线进行定位,光线定位将在系统菜单(SystemMenu)一章中讲解选择面型Selectingsu_____typesZE__X中的面有平面,球面,二次曲面所有这些面型都是在标准面型的基础上组合而成的双击镜头数据编辑器最左一列,显示面型数据对话框对话框里有一行是面型,从下拉菜单中选择适当的面型ZE__X提供了包括标准型的多种面型这些面型将在“面型”一章中详细说明许多光学设计只使用标准面型各面通光口径的确定Specifyingsu_____apertures各面的通光口径用来考虑渐晕的影响ZE__X中有11种通光口径类型无口径,环形口径,环形挡光,长方形口径,长方形挡光,椭圆口径,椭圆挡光,星型挡光,用户自定义口径,用户自定义挡光和浮动口径口径和挡光是用通过和阻拦光线的__来分别定义的当通光口径被定义在一个面时,ZE__X将在面序号前显示“*”,或在数据编辑器中说明可以在需要的位置插入一个厚度为0的虚拟面,然后在此面上设定附加口径,从而在某一个光学元件中设定一个以上的口径,这对结构复杂的口径是很有用的多重口径或挡光也可以由用户自定义其特性而同时放在一个单独的面上可以在面数据对话框中为每个面设置通光口径双击镜头数据编辑器最左边一列可产生面数据对话框当口径类型为”无口径”缺省值时,所有反射和折射的光线都允许通过该面通过一个面的光线完全与镜头数据编辑器中的半口径值无关这些设置的半口径数据只在绘制镜片元件图时起作用,不决定渐晕为把口径变成缺省值或改变当前口径的类型,可以在面数据对话框种选择其它的口径类型下面分别讲述各个口径类型环形口径/挡光环形口径是由环形__定义的,到达该面时小于最小半径和大于最大半径的光线被拦掉最小与最大半径之间的光线允许通过环形挡光与环形口径互补长方形口径/挡光如光线与该面的交点在由长方形的半宽度x,y决定的长方形__以外,光线被阻止通过该面长方形挡光与长方形口径互补椭圆口径/挡光如光线与该面的交点在由椭圆的半宽度x,y决定的椭圆__以外,光线被阻止通过该面椭圆挡光与椭圆口径互补星形星形是由每臂的宽度和臂数定义的ZE__X中假定取相同臂长,相同转角分布第一个臂取沿x轴正向角度为零的位置具有不同臂长和不同转角分布的复杂星形可以用相邻的多个虚拟面上的几个星形构成坐标转折面可以将星形旋转至任何想要的角度用户自定义口径/挡光参见下一节中的详述浮动口径除了最小半径一直为零外,它与环形口径是相似的最大半径与该面的半口径相同,由于半口径值可以用ZE__X调整在自动模式下,因而口径值随半口径值浮动当宏指令或外部程序追迹缺省半口径以外的光线时,浮动口径是很有用的,它可以将这些光线拦掉上述的所有口径都是由顶点的子午面向光学面投影模拟的实际光线与表面交点的坐标x,y用来决定渐晕,z坐标被忽略如果口径被放在当作光学面前面的虚构面而不是直接放在曲面上,那么对陡峭的光学面来说,会有不同的计算结果只有在入射角很陡时这种情况才会发生除非虚构面能更精确地代表你的现状,通常最好将口径直接放在光学面上用输入X偏离量或Y偏离量或X、Y偏离量的方法,所有类型的口径都可以偏离当前光轴,这种偏离量以透镜计量单位给定记住偏离不会改变主光线,光栏必须与物体同轴例如设计一个离轴望远镜,可以将光栏放在光轴和离轴系统中用户自定义口径和挡光Userdefinedaperturesandobscurations通常,可以方便地使用环形,长方形,椭圆口径和挡光,它们包括了大多数情况但是,有时候需要一个更广义的口径ZE__X允许用户用一系列有序数对x1,y1,x2,y2,…xn,yn,来定义口径这些点是多边形的顶点多边形可以是任何形状,且可以用简单或复杂的方式封闭复合多边形可以定义成嵌套或__建立用户自定义口径或挡光,从口径类型列表中选择需要的类型 口径或挡光 然后__“EditUserAperture“,将会出现一个允许编辑和滚动定义多边形的点的列表框这是一个简单的文本编辑器该面的X和Y的坐标可以直接输入,用一组X和Y都设置为0的数据行表示多边形的端点因而多边形不能用顶点为0,0的点定义若一个顶点必须定义为(0,0),那么将用一个非常小的值代替其中的一个例如1e-6,0,只要至少有一个坐标不为0,那么这个点就被认为是顶点而不是表示多边形的端点最后列出的顶点被认为与第一个点相连例如定义一个边长为20单位的矩形这些点为-10,-10-10,1010,1010,-100,0注意,最后一个点与第一个点是被假定相联的因而定义了矩形的最后一条边复合多边形用坐标为0,0的行将其分开例如,由两个狭缝组成的口径,每个狭缝的宽度是5个单位,狭缝之间相隔10个单位,这些点为-10,-10-10,10-5,10-5,-100,010,-1010,105,105,-100,0复合多边形也可以被嵌套若一条光线的交点落在一个多边形中,而这个多边形又位于另一个多边形里面,那么这个点被认为是在口径外允许在一个口径中定义一个岛形(Islands),使其变为挡光,反之亦然允许有多层嵌套,每层都产生点的在内和在外的状态允许用户自定义口径中的点的最大数目为100到达表面和从表面射出的光线的隐藏Hidingraystoandfromsu_____s面对话框中有一个“hiding”选项,可把到达表面和从表面射出的光线隐藏起来若此选项被选中,在输出的各种外形图中被选中的面上将不绘制到达或从面上射出的光线设置和撤销求解Settingandremovingsolves大多数数据列如半径和厚度会有一种或多种求解的方法在一个方格中设定解,在该位置处双击鼠标左键,单击鼠标右键或者在镜头数据编辑器中选择菜单都可实现上述功能在求解(Solves)一章中将对求解方法详细说明选项菜单Menuoptions镜头数据编辑器中的选项栏用来插入和删除面数据,选择面型,和设置解和变量编辑Edit编辑菜单中提供以下选项面型(Su_____Type)这个选项可以改变面型插入面InsertSu_____在电子表格的当前行中插入新面快捷方式Insert后插入InsertAfter在电子表格的当前行后中插入新面快捷方式Ctrl-Insert删除面DeleteSu_____删除电子表格的当前行快捷方式Delete剪切面CutSu_____将单面或多个面数据__到Windows剪切板上,然后删除这些面单面或多面必须用以下的任一种方式选中用鼠标单击所要选中的第一面按住左键,拖动鼠标将所选的面覆盖被选中的面会用当前显示色的反色显示若只选一个面,从所要的面处上下拖动鼠标至两行被选中,然后将鼠标拖回到所要的行用键盘将光标移至所要面的任意方格按住Shift键,上下__光标直到所需的面被选中,被选中的面用当前显示色的反色显示若只选一个面,从所要的面处上下__光标至两行被选中,然后将光标移回到所要的行__面CopySu_____将单面或多个面数据__到Windows剪切板上选中单面或多面,参见”CutSu_____”中的介绍粘贴面PasteSu_____从Windows剪切板上__单面或多个面数据到镜头数据编辑器中当前光标的位置面数据必须先用上面讲的“CutSu_____”或“CopySu_____”__到Windows剪切板上__方格Copy__ll__单个方格数据到Windows剪切板上粘贴方格Paste__ll将Windows剪切板上的单个方格__到当前方格数据必须先用“Copy__ll”将其__到Windows剪切板上__电子表格CopySpreadsheet用适合于粘帖到另外的Windows应用程序的文本格式将高亮显示的面或整个表格如果没有面被选中__到Windows剪切板上求解Solves解和变量可以设置在镜头数据编辑器中的许多数据上半径Radius设置曲率半径求解厚度Thickness设置厚度求解玻璃Glass设置玻璃求解半口径Semi-Diameter设置半口径求解二次曲线Conic设置二次曲线系数求解参数Parameter设置参数列的求解变量附加标识VariableToggle把当前所选方格的状态变为可变此操作的快捷方式为Ctrl-Z选项Options显示注释ShowComments若该菜单被选取,将显示注释列若未被选取,注释列将隐藏注释的显示与隐藏,只是用于当前对话期间如果要在ZE__X开始时自动设置该选项,请参见文件(“FileMenu”)这一章下的环境(Enviro__ent)这一节帮助Help使用LDEUsingLDE产生使用镜头数据编辑器的联机帮助评价函数MeritFunction评价函数编辑器用来定义,修改,和检查系统的评价函数系统的评价函数用于优化,祥见优化(Optimization)一章中说明编辑Edit插入操作数InsertOperand在电子表格的当前行插入新行快捷方式Insert后插入InsertAfter在电子表格的当前行后插入新行快捷方式Ctrl-Insert删除操作数DeleteOperand删除当前光标所在行快捷方式Delete剪切操作数CutOperand将单行或多行操作数__到Windows剪切板上,然后删除这些操作数单行或多行操作数必须用以下的任一种方式选中 用鼠标单击要被选中的第一个操作数按着左键,拖动鼠标将所用的操作数覆盖被 选中的操作数用当前显示色的反色显示若只选一个操作数,从所要的操作数处上下拖动鼠标至两操作数被选中,然后将鼠标拖回到所要的操作数 用键盘将光标移至所要操作数的任意方格按住Shift键,上下__光标直到所需的操作数被选中,被选中的操作数用当前显示色的反色显示若只选一个操作数,从所要的操作数处上下__光标至该操作数被选中,然后将光标移回到所要的操作数__操作数CopyOperand将单个操作数或多个操作数__到Windows剪切板上选中单操作数或多操作数的办法,参见“CutOperand”中的介绍粘贴操作数PasteOperand从Windows剪切板上__单操作数或多个操作数到评价函数编辑器中当前光标的位置操作数必须先用上面讲的“CutOperand”或“CopyOperand”__到Windows剪切板上__方格Copy__ll__单个方格数据到Windows剪切板上粘贴方格Paste__ll将Windows剪切板上的单个方格__到当前方格数据必须先用“Copy__ll”将其__到Windows剪切板上__电子表格CopySpreadsheet用适合于粘帖到另外的Windows应用程序的文本格式如电子表格或word程序,将高亮显示的操作数或整个电子表格如果没有操作数被选中__到Windows剪切板上此格式在文本中用Tab键区别工具Tools更新Updata此选项可以从新计算评价函数所有的操作数都被计算,且重新显示评价函数缺省值DefaultMeritFunction产生可以定义一个评价函数缺省值的对话框参见”Optimization”一章保存S__e将当前的评价函数保存在*.MF文件中只有评价函数随后被装载另外的镜头时才需要上述操作当整个镜头被保存时,评价函数和镜头数据一起会被ZE__X自动保存装载Load评价函数可以预先保存在*.MF或*.ZMX文件中,两者可以任意选择文件中只有评价函数部分被装载到电子表格中当前评价函数被破坏帮助操作数帮助HelponOperands产生联机帮助系统多重数据结构Multi-Configuration多重数据结构编辑器与镜头数据编辑器相同为编辑方格中的内容,只要把光标__到此方格中,将新数据键入若设置方格的解,双击鼠标左键尾或选择求解类型的菜单选项编辑Edit操作数类型OperandType此选项允许改变多重数据结构操作数类型关于多重数据结构操作数的完整描述,参见“Multi-Configuration”一章插入操作数InsertOperand在表格的当前行插入新行新操作数类型是”OFF”,表示操作数尚未被认可快捷方式Insert后插入InsertAfter在表格的当前行后插入新行新操作数类型是”OFF”,表示操作数尚未被认可快捷方式Ctrl-Insert删除操作数DeleteOperand删除电子表格中当前光标所在行快捷方式Delete插入结构InsertConfiguration选择此项可插入代表新结构的新的一列删除结构DeleteConfiguration删除当前光标所在位置的结构此功能删除完整一列及其所包含的内容求解Solves解值类型此选项可产生当前光标方格的解值对话框变量附加标识将当前所选方格的状态成为可变工具Tools自动热分析AutoTher__l使用该项可进行设置多重数据结构热分析参数的繁琐工作此时会出现一个对话框,用它可设置结构数量,最大和最小温度此工具可建立一个具有当前温度和压力的正常结构附加结构按给定的温度范围产生如果需要三重结构,也必须要有一个正常结构(结构1,另外3个结构按给定的温度范围等量递增分布,总共是4个结构空气压力与正常结构相同对于每一个受到温度影响的半径和厚度,在T__中应该输入适合的操作数此工具可清除镜头中已定义的任意结构数据帮助操作数帮助HelponOperands产生联机帮助系统公差数据Toleran__Data公差数据编辑器用来定义,修改,和检查系统中的公差值参见公差这一章的讲述编辑Edit插入操作数InsertOperands在电子表格的当前行插入新行快捷方式Insert后插入InsertAfter在电子表格的当前行后插入新行快捷方式Ctrl-Insert删除操作数DeleteOperands删除电子表格当前光标所在行快捷方式Delete剪切操作数CutOperands将单行或多行操作数数据__到Windows剪切板上,然后删除这些操作数单行或多行操作数必须用以下的任一种方式选中 用鼠标单击要被选中的第一个操作数按着左键,拖动鼠标将所用的操作数覆盖被选中的操作数用当前显示色的反色显示若只选一个操作数,从所要的操作数处上下拖动鼠标至两操作数被选中,然后将鼠标拖回到所要的操作数 用键盘将光标移至所要的操作数的任意方格按住Shift键,上下__光标直到所需的操作数被选中,被选中的操作数用当前显示色的反色显示若只选一个操作数,从所要的操作数处上下__光标至两操作数被选中,然后将光标移回到所要的操作数__操作数CopyOperands将单个操作数或多个操作数数据__到Windows剪切板上要选中单个操作数或多操作数,参见”CutOperands”中的介绍粘贴操作数PasteOperands从Windows剪切板上__单操作数或多个操作数到公差数据编辑器中当前光标的位置操作数必须先用上面讲的”CutOperands”或”CopyOperands”__到Windows剪切板上__方格Copy__ll__单个方格数据到Windows剪切板上粘贴方格Paste__ll将Windows剪切板上的单个方格__到当前方格数据必须先用”CopyOperands”将其__到Windows剪切板上__电子表格CopySpreadsheet用适合于粘帖到另外的Windows应用程序的文本格式如电子表格或word文档格式,将高亮显示的操作数或整个电子表格如果没有操作数被选中__到Windows剪切板上此格式在文本中用Tab键区别工具Tools缺省公差DefaultToleran__s产生缺省公差对话框参见公差一章的讲述放松2XLoosen2X用倍数2增加所有的公差这是公差较紧时放松公差的最快方式紧缩2XTighten2X用倍数2减少所有的公差这是公差较松时紧缩公差的最快方式按面排序SortbySu_____将所有操作数先从第一个面序号开始按上升顺序排列,然后按类型排列操作数COMP和CPAR一直放在列表的顶部因为S__E操作数与表中原操作数有关,所以在排序前,S__E是在有关的那个操作数下面的,执行这个步骤后S__E操作数将会自动地移到原先的那个操作数的下面如果当前有STAT操作数,它将被放在列表的顶部,它必须能人工__和重新写入既然STAT影响表中随后的所有操作数,因而表中的排序对STAT操作数是不起作用的只要STAT被用在公差列表的正文主体 随意改变统计上,那么一旦进行排序,就需要通过编辑来使STAT操作数正确定位注意,如果原先跟着STAT的操作数通过操作数排序被分散在列表中,将需要设定多重STAT操作数,按类型排序SortbyType按类型上升的顺序为所有的操作数排序,然后按面序数参见按面排序帮助操作数帮助Helponoperands产生联机帮助系统附加数据ExtraData这个功能只在ZE__X-EE版本中才可以使用附加数据编辑器只有在ZE__X-EE版本中特殊的面才可以使用除了只有附加数据值能被显示和编辑外,附加数据编辑器与镜头数据编辑器是相同的参见“Su_____Type”一章中关于ZE__X-EE版本支持的特殊面的说明在附加数据编辑器中面不能插入或删除编辑Edit__方格Copy__ll__单个方格数据到Windows剪切板上粘贴方格Paste__ll将Windows剪切板上的单个方格__到当前方格数据必须先用“Copy__ll”将其__到Windows剪切板上求解Sloves附加数据只允许使用一种求解类型每个附加数据值可定义为变量或固定值附加数据的变量状态不是解值,但为了与其它电子表格相一致和便于以后在附加数据中增加解值,菜单选项中仍称为解值工具Tools附加数据编辑器中有两个工具求解和输入求解工具能产生一个允许选择高亮显示参数状态的对话框如果当前方格没有被当前的面型使用,那么不显示求解对话框若方格被当前的面型使用了,那么将出现可以在变量和固定值之间改变状态并选取求解值的对话框输入工具用来从ASCII文件中为附加数据面装载附加数据值而不是直接输入数据这个菜单选项能产生一个对话框,框内有表示ASCII数据文件的列表,此表以扩展名.DAT结束该对话框允许确定接受数据的面的序数ASCII文件中的数据必须同在附加数据电子表格中的格式一样ASCII文件用单列自由格式数字,文件必须以扩展名DAT结束ZE__X将在环境屏幕所规定的缺省目录下寻找此文件帮助Help使用EDE(UsingtheEDE)产生使用附加数据编辑器的联机帮助撤销,重做,和恢复Undo,Redo,RecoverZE__X中有三种形式执行撤销状态无None,一步记忆撤销Memory1Step,多重存盘撤销DiskMultiStep撤销状态在“FileMenu”中讲述的环境编辑器中设置撤销无Undo None如果撤销功能设置为无,那么不提供撤销功能在计算机没有足够的系统内存或磁盘空间支持撤销功能时,使用该选项撤销一步记忆撤销Undo Memory1Step在每次编辑和优化前后,ZE__X在内存中存储当前镜头的备份若选择Undo,那么当前的镜头将被先前的镜头替换若再选择Redo,镜头将再次被替换,其结果是再次存储当偶然的编辑误操作后,或优化后要使镜头按它的原先状态复原时,“Memory1Step”在存储镜头方面是很有用的但是,它只支持一个Undo这个选项的优点是速度快,在内存中保存原先的数据的速度如此之快以至于不能感觉到撤销多重存盘撤销Undo DiskMultiStep在每次编辑和优化后,ZE__X在硬盘中用ZMX文件存储当前镜头的备份这些被存储的文件用于执行无限多步Undo功能,此功能允许恢复对镜头所做的任一改变或系列改变当一个偶然的编辑误操作后或优化后甚至几次改变后重新存储原先的数据时,这种恢复功能是很有用的要恢复镜头的变化,只要从编辑器菜单中选择Undo即可任意数目的恢复都可以实现,在装载镜头文件后,所有的改变都能被恢复,直到返回第一次编辑的状态Redo功能恢复最后一次UndoZE__X保留一个Undo文件目录,它是在ZE__X目录下缺省为\UNDO的子目录当文件被保存,新文件打开或ZE__X正常中断时,Undo文件会自动删除如果ZE__X非正常中断,操作系统失败,计算机电源被中断,或其它原因使数据丢失,ZE__X将通过恢复最后的Undo文件来恢复丢失的数据ZE__X开始时,如果存在Undo文件,将会看见一个选项由于这些文件在正常中断时被删除,Undo文件的存在表示先前是非正常中断ZE__X将发出一个恢复最后的Undo文件选项的警告信息若恢复,因为旧的文件名内没有存储镜头,新文件立即被保存在新文件名内因为每一个编辑跟随一个保存操作,所以Undo功能会减慢编辑的速度保存不减慢光线追迹和优化的速度,只减慢镜头数据的编辑如果ZE__X有不止一个操作同时运行,每个操作都有自己的Undo文件但是从一个系统事故或非正常程序中断中恢复所有文件,需要运行相同数目的ZE__X操作例如,如果ZE__X的两个操作在运行,电源中断,ZE__X的第一个新操作将恢复先前的第一个操作文件ZE__X第二个操作将需要运行来恢复先前的第二个操作文件第七章系统菜单§1全部更新(UpdateAll)这个选项更新全部窗口以反映最新镜头数据ZE__X不能在图形和文件窗口自动改变最后形成的镜头数据这是由于新数据在镜头数据编辑器中被键入时,ZE__X如果不断地计算MTF,光线特性曲线,点列图和其它数据,那么程序反应会变得很慢对镜头做所有需要的改变,然后选择“UpdateAll”来更新和重新计算所有的数据窗口单个曲线和文本窗口(非编辑器)也可以双击窗口内的任意位置更新§2更新(Update)这个选项只更新镜头数据编辑器和附加数据编辑器中的数据更新功能用来重新计算一阶特性,如光瞳位置,半口径,折射率和求解值只影响镜头数据编辑器和附加数据编辑器中的当前数据参见本章中§1全部更新“UpdataAll”的内容§3通用数据(General)这个选项产生通用系统数据对话框,它用来定义作为整个系统的镜头的公共数据,而不是与单个面有关的数据参见“Advan__d”部分镜头标题(LensTitle)镜头标题出现在曲线和文本输出中标题是通过将题目输入到所需位置得到的附加的文本数据可以放在大多数图形输出中,参见本章后面“Configuringtheenviro__ent”的说明光圈类型(ApertureType)系统光圈表示在光轴上通过系统的光束大小要建立系统光圈,需要定义系统光圈类型和系统光圈值用光标在下拉列表中选择所需的类型系统光圈类型有如下几种入瞳直径(Entran__PupilDiameter)用透镜计量单位表示的物空间光瞳直径像空间F/#(I__geSpa__F/#)与无穷远共轭的像空间近轴F/#物空间数值孔径(O__ectSpa__NumericalAperture)物空间边缘光线的数值孔径(nsinθm)通过光栏尺寸浮动(FloatbyStopSize)用光栏面的半口径定义近轴工作F/#(ParaxialWorkingF/#)共轭像空间近轴F/#物方锥形角(O__ectConeAngle)物空间边缘光线的半角度,它可以超过90度这些术语在第三章“约定和定义”中进一步定义若选择了“O__ectSpa__N.A”或“O__ectconeangle”作为系统光圈类型,物方厚度必须小于无穷远上述类型中只有一种系统光圈类型可以被定义例如,一旦入瞳直径确定,以上说明的所有其它光圈都由镜头规格决定光圈值(ApertureValue)系统光圈值与所选的系统光圈类型有关例如,如果选择“Entran__PupilDiameter”作为系统光圈类型,系统光圈值是用透镜计量单位表示的入瞳直径ZE__X采用光圈类型和光圈数值一起来决定系统的某些基本量的大小,如入瞳尺寸和各个元件的清晰口径选择“FloatbyStopSize”为系统光圈类型是上述规律的唯一例外如果选择“FloatbyStopSize”作为系统光圈类型,光栏面(镜头数据编辑器中设置)的半口径用来定义系统光圈镜头单位(LensUnits)镜头单位有四种选择毫米,厘米,英尺,或米这些单位用来表示数据,如半径,厚度,和入瞳直径许多图形(光学特性曲线,点列图)使用微米做单位,波长也是用微米表示玻璃库(GlassCatalogs)本控件组有一个列出当前被使用的玻璃库(无扩展名)名称的可编辑栏栏的缺省值是”schott”,它表示镜头可以从库中使用玻璃如果需要不同玻璃类别,可以用按钮或键入玻璃类名来选择若要使用不在按钮列表中的玻璃库,可以在在编辑栏键入类名多个玻璃库之间可以用空格来分隔关于改变玻璃库的内容参见“使用玻璃目录”一章注解(Notes)注解部分允许输入几行文本,它们与镜头文件一起被存储§4高级数据(Advan__d)这个选项产生Advan__dSystemData对话框,它不是定义与单个面有关的数据,而是用来定义作为整个系统的镜头的少数公共数据参见“通用”部分光线定位(RayAiming)光线定位选择框由三种状态无(None),近轴光线参考(ParaxialReferen__)和实际光线参考(RealReferen__)如果光线定位状态为“None”,ZE__X用近轴入瞳尺寸和位置来决定从物面发出的主波长光线,而入瞳由光圈设置确定并用主波长在轴上计算这表示ZE__X忽略入瞳像差对于有中等视场的小孔径系统,这是完全可以接受的但是,那些有小F数或大视场角的系统,具有很大的入瞳像差光瞳像差的两个主要影响是光瞳位置随视场角的漂移和光瞳边缘的变形如果光线定位被选定,ZE__X则考虑像差光线定位后,每根光线在追迹时被迭代,同时,在程序运行时校正光线定位以便使光线准确通过光栏面光栏面的正确位置是首先由计算的光栏面半径决定的正确的光栏面坐标是用光瞳坐标线性缩放计算得到例如,边缘光线的归一化的光瞳坐标为Py=
1.0光栏面的正确坐标是光栏面半径乘以Py可以用近轴光线或实际光线计算光栏面半径若选择“RealReferen__”那么主波长边缘光线从物面中心向光栏面追迹光栏面上的光线高度就是光栏半径若选择”ParaxialReferen__”,那么使用近轴光线追迹当选择“RealReferen__”时,所有的实际光线被调整以便在以实际光栏半径为基准的光栏面上正确定位,相应地,近轴光线以近轴光栏半径为基准当使用光线定位时,光栏面(而不是入瞳)是被均匀照明的面这会产生意外的结果例如,当使用物方数值孔径作为系统光圈类型时,ZE__X用正确的数值孔径追迹近轴入瞳的位置和尺寸如果光线定位随后被设置为“ParaxialReferen__”,实际光线追迹将影响近轴光栏尺寸这会产生一个与系统光圈值的不同的数值孔径这是由于为消除光瞳像差而调整了光线角度之故解决这个问题的办法是使用实际光线参考(RealReferen__)通常,首选设置为近轴光线参考“Paraxialreferen__”虽然光线定位比近轴入瞳定位更精确,但在运行的时候,大多数的光线追迹将使用2到8倍的时间(参见后面“Toleran__”选项的说明)因此,只有需要时才使用光线定位为确定系统中的入瞳像差量,关闭光线定位,然后查看光瞳像差曲线(参见分析菜单“____ysismenu”这一章中的这一功能的说明)小于一定百分比的光瞳像差通常忽略不计若系统中有较大的光瞳像差,选择光线定位打开,反复计算像差将减少到零或接近零使用光线定位贮藏器(UseRayAimingCache)若选取光线定位贮藏器,ZE__X贮藏光线定位坐标以便新光线追迹能利用先前光线定位结果进行迭代运算使用贮藏器能明显加速光线追迹但是,使用贮藏器需要精确追迹主光线对于主光线不能被追迹的许多系统,贮藏器应被关闭加强型光线定位(慢)(RobustRayAiming(slow))若选取本功能,ZE__X使用一种更可靠但较慢的运算来定位光线只有在即使贮藏器打开,光线定位也失败时,此选项才被设置除非光线定位贮藏器打开,否则此开关不起作用加强模式执行一个附加检查来确定现存的同一光栏面是否有多重光路,只有正确的一条被选择这在大孔径,广角系统中特别成问题,在这种系统的轴外视场中也许会发现一条通过光栏的实际光线会混淆光线定位迭代光瞳漂移X,Y,Z(PupilShift X,Y,andZ)对于多数系统,单纯选择光线定位时,尽可能少地追迹正确通过系统的光线就可以消除光瞳像差的影响当然,它并不是实际消除像差,仅仅是考虑它对于广角或大的倾斜或偏心的系统,若不帮助的话,光线定位功能将失效因为是把近轴入瞳作为第一个估计值来追迹光线如果光瞳像差很严重,可能连第一个估计值都无法被追迹,更无法得到第二个更好的估算值,从而使算法中断本方法为光瞳关于近轴光瞳偏移量提供粗略的推测这称为”光瞳漂移”,由三个分量x,y,和z组成三个量的缺省值为0,可以通过修改三个缺省值来帮助算法寻找光线成功定位的第一估算值漂移量z的正值表示实际光瞳在近轴光瞳的后面(即在通用光学坐标系统右面),漂移量的负值表示光瞳向前漂移多数的广角系统有向前漂移的光瞳所提供的光瞳漂移量z与所追迹光线的视场角成线性比例,因此光瞳漂移指的是全视场光瞳的偏移量漂移量x,y说明物平面倾斜或光栏偏心时光瞳位置的改变若选择了“视场光瞳偏移比例因子”(Scalepupilshiftfactorsbyfield),光瞳漂移量x,y也随视场缩放,否则,漂移量未经缩放地用于所有视场所有漂移量用镜头计量单位表示需要理解的是知道光瞳漂移的精确值并非重要一旦第一条估算光线可以被追迹,光线定位算法将粗略地找到精确的光瞳位置光瞳漂移值只是光线定位的开始通常,推测光瞳偏移量是决定其适合值的可用方法变迹法(ApodizationType)缺省时,光瞳是均匀照射的但是,有时光瞳必须使用非均匀照射由于这个原因,ZE__X支持光瞳变迹,这种变迹是光瞳上振幅的变化有三种光瞳变迹类型均匀、高斯和正切均匀表示光线均匀地分布在入瞳上,模拟均匀照射高斯变迹是在光瞳上振幅以高斯曲线形式变化变迹因子表示径向的光瞳坐标函数的光束振幅递减率光束振幅在光瞳中心归一化为1个单位,入瞳其它点的振幅由下式给出这里G是变迹因子,p是归一化的光瞳坐标如果变迹因子是0,那么光瞳照射是均匀的如果变迹因子是
1.0,那么光束振幅在入瞳边缘的1/e(它表示光强度为e的平方分之1,大约是峰值的13%)变迹因子可以是大于或等于
0.0的任意值不建议采用大于
4.0的值因为如果光束振幅离轴下降很快,在许多计算中取样的光线太少,以至于不能产生有意义的结果正切变迹恰当地模拟了点光源照在平面上的强度衰退特点(如入瞳通常是平面)对于一个点光源,偏离点光源距离为Z的面上的强度为这里r是平面上一点到光源的距离,强度在轴上已经归一化为一个单位如r用归一化的光瞳坐标来表示,振幅变迹可用平方根产生这里tanθ是入瞳顶部的光线与z轴的夹角的正切对于正切变迹,tanθ是变迹因子特殊情况下变迹因子为0,当计算变迹时,ZE__X用入瞳位置和尺寸会自动计算出tanθ除了在入瞳面一外,ZE__X也支持用户在任意面上自定义的变迹,用户自定义变迹用在“表面类型”这一章所讲的用户自定义面型来完成变迹因子(ApodizationFactor)变迹因子表示光瞳上振幅的衰减速度参见前一节关于变迹类型的说明光程差参数(Refere__OPD)光程差或OPD,在光学设计计算中很有意义,因为光程差表示成像的波前位相误差对零光程的任意偏离都会在光学系统中形成衍射图像时产生误差因为出瞳是光栏在像空间的像,出瞳表示像空间光束有清晰边界的位置出瞳处的照度,其振幅和位相通常是平滑变化的,零振幅和非零振幅区域有明显的界限换句话讲,在出瞳处观察,可以合理地假定波前没有明显的衍射影响如果光学系统中的所有面的通光孔径比受光栏限制入射到每一面上的光束尺寸大,这一假定基本上是事实甚至如果出瞳是虚拟的(这是常有的),出瞳仍然定义了像空间光束无衍射影响的唯一位置关于衍射像形成的其它信息和出瞳的重要性,参见第一章的参考书当波前从出瞳传播到像平面时,光束外形在振幅和位相上变得很复杂,由于衍射的影响,波前扩展到整个空间因此,为了精确地描述了波前和像的质量,在出瞳上测量位相误差是唯一有效和非常重要的ZE__X缺省时,使用出瞳作为计算OPD的参考面因此,对一条给定的光线进行OPD计算时,光线通过光学系统追迹,自始至终到达像平面,然后反向追迹到位于出瞳处的参考球面这个面后得到的OPD是有物理意义的位相误差,它对于如MTF,PSF和环带能量等衍射计算是很重要的由光线向后追迹到出瞳而得的附加路程,从参考球面的半径中减去,得到OPD的微小调整,称之为”校正项”这种计算对于所有实际应用是正确和需要的但是,ZE__X也允许选择两种其他参考方法无限远参考面“Infinity”参考面假定出瞳在很远的地方(即使它也许不太远),OPD校正项用光线中的角误差严格给定只在一种可能时使用这个设置即ZE__X不能正确计算出瞳位置这发生在一些在光栏面不能成像(实像或虚像)的不常见的光学中在这种情况发生时,ZE__X用特殊程序代码处理所有已知的可能发生这种情况的场合,因此,除非FocusSoftware技术支持时特殊推荐它,否则这个设置不使用当前尚没有已知的场合需要推荐这种设置绝对参考面“Absolute”参考面表示ZE__X根本不能在OPD计算中加上任何校正项,只加上光线的总光程并从主光线中减去它这种方式并不是实际有效的,它的目的是用来调试和检查FocusSoftware公司的OPD算法总之,除非FocusSoftware公司的软件工程师明确地通知改变设置,你必须一直使用“出瞳”参考面若不选择“出瞳”参考面,则很容易产生错误数据近轴光线(ParaxialRays)近轴光线特性通常不用于定义非旋转对称系统由于这个原因,在追迹近轴光线时,ZE__X缺省忽略由于坐标转折引起的所有倾斜和偏心通过忽略倾斜和偏心,ZE__X能计算等效的同轴系统的近轴特性,这种处理方法即使对非对称系统也是正确的因此,“IgnoreCoordinateBreak”的缺省设置是很受欢迎的选择与此不同的设置会导致ZE__X计算失败,象精确计算所有的近轴数据,光线定位,OPD计算,只有一种情况需要“ConsiderCoordinatebreak”对通过陡峭倾斜光栅的光线追迹,甚至近轴光线也需要坐标转折,否则,光线不能满足光栅方程这是因为衍射光栅是严格按照入射界角来弯曲光线的快速非球面追迹(FastAsphereTra__)当追迹的光线通过某一非球面时,如果光线与该面交点不存在近似解的公式,则需要迭代此框被选中(缺省条件),ZE__X为加快迭代的收敛性,将为光线交点的解设一个初始假定值但是,若选用“fastGuess”,许多不规则弯曲的非球面不收敛使用这种面的系统此选框不应选取,因为这时ZE__X将使用速度慢的但加强型的算法来寻找解不管此选框选取与否,ZE__X将寻找精确的光线交点的解或显示错误信息标识检查梯度折射率元件的口径(CheckGRINApertures)若选取,此设置将命令ZE__X为渐晕口径面检查所有梯度折射率光追介质中的每一条梯度光线追迹都被检查以判别光线是否落在后一面的通过口径边界外,若是,那么光线是渐晕的若未选中该设置,在光线通过该面口径时,光线也许会落在后一面边界之外使用T,P(UseT,P)若镜头使用时温度不是200C压力不是一个大气压则这个选框应被选取若此选框未选取则忽略所有温度和压力影响这可以加速折射率数据的计算,如果使用正常的温度和压力,此选框不选参见“热分析”(Ther__l____ysis)一章此特性只在ZE__X-EE版本中可用温度(Temperature)用摄氏度表示的外界温度参见“热分析ZE__X(Ther__l____ysis)一章此特性只在ZE__X-EE版本中可用压力(Pressure)大气中的空气压力真空值为0,海水中为
1.0参见“热分析”(Ther__l____ysis)一章此特性只在ZE__X-EE版本中可用半口径余量%(SemiDiameter__rginin%)通常,用自动模式给定的各面的半口径是ZE__X用没有阻拦的通过所有光线所需的径向口径计算得到的.对于有密集元件或边缘靠近的元件的系统,本缺省设置会产生明确的口径而不为抛光和__留下余量通常,光学表面能很好地抛光的尺寸只能占全口径的一部分根据零件大小不同,这一部分约在90%到98%之间半口径余量控制允许以一定的百分比确定径向口径的余量缺省值0没有余量,”自动控制”下的5%余量是在所有面的半口径值上增加5%这种控制简化了陡峭面的密集元件和边缘接触点的系统的设计最大允许余量为50%半口径的快速计算法FastSemi-DiametersZE__X能“自动”计算半口径它估算为让所有视场点和波长的光线通过,各面所需要的明确的口径对于共轴系统,可以通过追迹每个视场和波长的两条光线而精确计算这两条光线是上下两条边缘光线对于非共轴系统,除了沿渐晕光瞳周边追迹大量的光线外,没有通用的方法来精确计算半口径虽然这种算法很精确,但速度很慢,因为ZE__X需要不断的更新半口径数据,尤其在优化时速度和精确之间是要折衷的对于非共轴系统缺省时,ZE__X追迹每个视场和波长渐晕光瞳的实际子午面上的两条光线,然后用每条光线在每个面上的径向坐标估算所需的半口径对于许多系统,估算结果不够精确这主要包括具有较小边缘和明显口径限制的系统或具有偏心元件和只有少数视场点的系统如果“FastSemi-Diameter”选项被选择“off”,那么对这些非共轴系统,ZE__X将反复追迹所需的光线来决定半口径其精度为
0.01%(5个有效数字)将“FastSemi-Diameter”关闭可以明显减慢优化速度,但对于具有复杂评价函数的系统,上述间接操作相对较小全局坐标参考面(GlobalCoordinateReferen__Su_____)全局坐标是由每个面的局部坐标旋转和转化而来的此换算可以写为这里下标“g”表示全局坐标,“0”表示坐标的偏离量(转变)“l”表示局部坐标任意一个面的旋转矩阵R和偏离向量可以用其他面作为全局参考面来计算用旋转矩阵可对该面坐标系统在以全局参考面定位时得出重要的结论在局部面,沿x轴确定方向的单位向量是(1,0,0)这个向量可以用R矩阵旋转来产生全局坐标系统的x方向将单一矩阵分别乘上三个单位矩阵矢量可得注意沿局部坐标轴定方向的单位向量只是R矩阵的列向量在性能报告中的全局顶点清单中列出了R矩阵分量和每面的偏离向量,它们以全局参考面为参照的如果该面是坐标转折点,那么R矩阵包括坐标变换和旋转的影响如果参考面是坐标转折点,坐标参考系统是由局部坐标系统偏离和旋转来定义的如果计算R矩阵的面先于参考面,这面是坐标转折点,系统的R矩阵计算先于坐标变换当有怀疑时,在有怀疑的位置插入一个没有坐标转折的虚拟面来检查全局方位缺省参考面是1,虽然其它面也可以选为参考面,除非物在无穷远,否则0面不能作为参考面参考面也用于定义多重变焦位置在3维外形图中点的重叠§5视场(Fields)视场对话框允许确定视场点视场可以用角度,物高(有限共轭系统),或像高来确定可通过用来启动或停止按钮来选择视场位置,也可以捡取数据关于视场的规定,参见第三章“约定和定义”(ConventionsandDefinition)ZE__X也提供定义渐晕系数的数据栏4个渐晕因子为VDX,VDY,VCX,和VCY如果系统中没有渐晕,这些渐晕因子被设为0这些因子在第三章“约定和定义”(ConventionsandDefinition)的“渐晕系数”中有说明在视场对话框中也有一个标为“SetVig”的按钮__此按钮将重新计算当前数据下每个视场的渐晕因子用设置渐晕的算法估算渐晕偏心和压缩因子以便光瞳边缘的上,下,左,右四条边缘光线能通过每个面的用户自定义半口径计算时只使用主波长若要使渐晕因子成为缺省值0,单击“ClrVig”该算法通过从光瞳发出一网格光线来开始运算在使用用户自定义半口径的每一个面,光线被测试是否在确定的口径内通过通过所有面的所有光线用于计算无渐晕的光瞳中心注意只有用户自定义(非自动)半口径被使用时,面孔径(如长方形或环形口径)被忽略无渐晕的光瞳边缘用迭代方式精确计算到
0.001%这种算法不是在所有场合中都能起作用对于设置渐晕失败的系统,渐晕因子需要手工调整设置渐晕运算的精度可以用追迹少数边缘光线检测§6波长(W__elength)波长对话框用于设置波长,权因子,和主波长按钮可以用来启动或停止输入波长和捡取数据包括常用的波长列表要使用列表中的项目,选择所需的波长,__”Select”按钮其它信息参见第三章“约定和定义”(ConventionsandDefinition)§7偏振状态(PolarizationState)偏振状态对话框用于设置使用偏振光线追迹的许多分析计算的缺省输入状态许多分析功能“UsePolarization”开关来使用偏振光线追迹和变迹,如点列图和作为视场函数的均方根RMS本对话框是设置初始偏振状态的唯一工具对于这些功能,当考虑菲涅尔衍射,薄膜和内部吸收影响时,偏振光线追迹只被用来决定光线的透过强度在这里电磁场的矢量方向被忽略,而假定只有标量理论可适用光线只是在强度上衰减,加权计算被应用偏振是由4个数值定义的表示电磁场X和Y方向模值的Ex和Ey,用度表示的X-位相和Y-位相的相位角ZE__X将电磁场向量归一化为1个强度单位有一个标签为“Unpolarized”检查框若选取,那么偏振值Ex,Ey,X-位相,Y-位相被忽略这时使用非偏振计算非偏振计算用正交偏振的两条光线追迹并计算最终透过率的平均值注意,非偏振计算比偏振计算所需的时间长,而偏振计算也比完全忽略偏振的计算所需的时间长 偏振光线追迹只在ZE__X-EE版本中使用§8下一重结构(NextConfiguration)当要更新所有的图表以便反映下一个结构(或变焦位置)时,本菜单选项提供了快捷方式若选中,所有的电子表格,文本和图解数据都将被更新§9最后结构(LastConfiguration)当要更新所有的图表以便反映最后一个结构(或变焦位置)时,本菜单选项提供了快捷方式若选中,所有的电子表格,文本和图解数据都将被更新第8章分析菜单§1导言Introduction这一章将详细介绍ZE__X种的所有分析功能分析镜头数据的曲线和文本通常包括像差、MTF、点列图、以及其他的计算结果程序修改镜头数据和处理其它数据(如玻璃数据库)的特性将在工具菜单“ToolsMenu”一章中讲述选择了一个菜单选项立刻执行一个需要的计算一旦曲线和文本窗口被显示,可以用选择设置菜单选项来修改缺省设置一旦你已经作了适当的改变,敲击“OK”,程序将重新计算和显示当前窗口种的数据如果你要在曲线和文本数据显示前改变设置,在File Enviro__ent Graphics中使用“ShowOptionsFirst”选项框在设置窗口中的“OK”,“Can__l”,“S__e”,“Load”,“Reset”和“Help”的功能参见用户界面一章每个分析窗口都有一个“Updata”菜单项更新功能会强迫ZE__X重新计算和重新显示当前窗口中的数据当镜头数据改变和当前显示的曲线不能用时,这个功能是很有用的在窗口双击会执行与选择更新选项相同的功能敲击鼠标右键与敲击“Setting”相等还有许多信息参见用户界面一章§2外形图Layout二维外形图2DLayout目的通过镜头YZ截面的外形曲线设置项目说明Firstsu_____绘图的第一个面Lastsu_____绘图的最后一个面W__elength显示的任意或所有波长Field显示的任意或所有视场NumberofRays光线数目确定了每一个被定义的视场中画出的子午光线数目除非变迹已被确定,否则光线沿着光瞳均匀分布这个参数可以设置为0ScaleFactor若比例因子设置为零,那么“FillFrame”将被选取,“FillFrame”将缩放各面来充满画页若输入数值,则图形将按实际尺寸乘以比例因子画出例如,比例因子为10将打印(不是在屏幕上)出镜头的实际尺寸比例因子为05将按尺寸的一半画图UpperPupilLimit画出光线通过的最大光瞳坐标LowerPupilLimit画出光线通过的最小光瞳坐标__rginalandChiefOnly只画出边缘光线和主光线SquareEdges若选中则画出平面和边缘,否则用半口径值画镜头的边缘DXFFile在这个文本地址中输入使用DXF格式的文件名只有当以后把“ExportAsDXFFile”按钮按下时,这个选项才使用在输出时,文件被存储在缺省目录下ExportAsDXFFile若按下此按钮,则产生一个与当前显示的图解窗口有相同数据的DXF格式文件文件名在“DXF文件”选项中给定产生的DXF文件是一个能与输入到CAD程序中的文件相匹配的2维模型系统ColorRaysBy选择“Field”用每个视场来区分,选择“w__e”用每个波长来区分SuppressFrame隐藏屏幕下端的绘图框,这可以为外形图留出更多的空间比例尺,地址,或其它数据都不显示DeleteVignetted若选取,被任意面拦住的光线不画出说明若使用坐标转折,星形挡光,挡光偏心,X-转角,全息或其它能破坏镜头的旋转对称的组件,本功能不能使用而是用3D外形“ExportAsDXFFile”按钮将产生一个2DDXF文件,并将它存储起来它的文件名用“DXF文件”处输入的文件名确定DXF文件是由弧和线组成,弧用来显示镜头面的曲率如果是只使用球面或平面的透镜,那么弧可以完全的表示镜头但是,弧只能近似的表示非球面如果面是非球面,那么弧只有在顶点,最高点和最低点是正确的ZE__X在这三个地方用适合的弧表示确切的面参见工具菜单中“ExportIGESFile”关于数据的IGES输出若光线未能射入到一个面,那么在发生该错误的面光线不画出如够光__生全反射,那么在发生全反射的面入射的光线画出,出射的光线不画出光线失败将使用本章后面所讲的光线追迹计算来详细判断3D外形图3DLayout目的绘制镜头系统的三维外形图运算绘制镜头的网格表示设置项目说明FirstSu_____所画的第一个面LastSu_____所画的最后一个面W__elength参与绘图的一种或所有波长Field参与绘图的一个或所有视场NumberofRays光线数目决定绘图中被选中每一个视场和波长所画的光线数目光线将沿光瞳均匀分布和当环被选为RayPattern时环绕其边缘均匀分布,或者除非变迹已确定本参数可以设置为0如果RayPattern被设置为列表,它被忽略RayPattern选择XYFan、XFan、YFan、Ring或List来表示应该被追迹的光线分布方案List选项表示被追迹的光线是用户自定义在列表文件中文件必须被命名为RAYLIST.___并被放置在ZE__X根目录下文件的格式是每根光线用两个数字表示的ASCII码,其中一个代表px,另一个代表py用归一化的光瞳坐标定义在每一个被选择的视场和波长所追迹的光线若选择List则忽略设置的光线数目ScaleFactor若比例因子设置为零,那么“FillFrame”将被选取,“FillFrame”将缩放各面来充满画页若输入数值,则图形将按实际尺寸乘以比例因子画出例如,比例因子为
1.0将打印(不是在屏幕上)出镜头的实际尺寸比例因子为
0.5将按尺寸的一半画图HideLensFa__s若选取,则不画镜头表面,只画镜头边缘许多复杂的系统如果画各面会使图形看起来很乱,因而本功能很有用HideLensEdges若选取,则不画镜头外侧的口径对于给出3D外形的2D”横截面外表很有用HideXBar若选取,则不画镜头的X部分当“HideLensEdges”选取,而“HideLensFa__s”未选取时是有用的RotationAboutX用度表示的镜头绕X轴的旋转角RotationAboutY用度表示的镜头绕Y轴的旋转角RotationAboutZ用度表示的镜头绕Z轴的旋转角ColorRaysby选择”Field”则用颜__分不同的视场位置,选择”W__e”则用颜__分不同的波长,选择”Zoom”则用颜__分不同结构SuppressFrame隐藏屏幕下端的绘图框,这可以为外形图留出更多的空间此时,比例尺、地址或其它数据不显示DeleteVignetted若选取,被任意面拦住的光线不画出ZoomPosition选择“All”同时画出所有的结构,或选择画出一个结构,或选择”Current”显示当前活动的结构ZoomOffsetX,Y,Z用透镜单位表示的结构间的X,Y,和Z方向的偏离量只有变焦位置选择为”All”时本选项才起作用说明按left,right,up,down,PageUp,PageDown键会使显示的图形旋转到不同的透视位置若光线在某一面上发生光线溢出,则该面光线不画出,如果光__生全反射,那么在发生全反射的面射入的光线画出,射出的光线不画光线溢出与否将使用本章后面所讲的光线追迹计算来详细判断当画所有的变焦位置时,在每个变焦位置x,y,z的方向__的加上偏离量若需要,偏离量可以都为0若所有的偏离量都为0,那么所有的变焦位置是重叠的;否则,各变焦位置之间用确定的数值相互分隔,以便区别注意,所有的偏离量都是相对于参考面的位置定义的参考面在系统中的Adva__d对话框中定义若所有的偏离量都是0,多重变焦位置在参考面处是重叠的立体模型SolidModel目的绘制以隐藏线代表镜头的立体图设置本选项和3D外形图中所得到的选项相类似,但“HideLensEdges”和“HideXBars”控件不再有,几个新的控件描述如下项目说明DXFFile在这个文本方格中输入使用DXF格式的文件名只有当“ExportAsDXFFile”按钮按下时这个选项才使用在输出时,文件被存储在缺省目录下ExportAsDXFFile若按下此按钮,则产生一个包含当前显示的图解窗口相同信息的DXF格式文件文件名在“DXF文件”选项中给定所产生的面向3D的镜头系统模型DXF文件能输入到可以读取DXF文件的CAD程序中去DrawSection选择”All”则每个镜头元件都完全画出3/4,1/2,1/4选项则分别画出元件的3/4,1/2,和1/4,产生镜头内部的截面透视RadialSegs表达镜头形状用的分割数该数目越大则运行时间越长AngularSegs表达镜头形状用的角度分割数该数目越大则运行时间越长说明立体模型算法将镜头描述为一个多面体的__观察不到的线和面被消去,显示镜头的立体外形本运算比其它外形图慢,但能产生最佳视觉效果显示镜头元件的面的数目可以用径向或角向分割数段选项来修改“ExportAsDXFFile”按钮将产生一个3DDXF文件并将它存储在“DXF文件”处输入文件名的文件中DXF文件是由3D方向上的小面组成这些小面用来显示镜片面的弯曲形状然而这些面是表面轮廓被切割细分后的近似,所以它几乎是平的但小面的边角都和实际光学面重合,而面内的任意点并不能与光学表面的轮廓线相一致ZE__X在每个小面的边角处用精确的光学面的矢高来来定义面形状按left,right,up,down,PageUp,PageDown键会使显示的图形转动以产生不同的透视效果若某一面上发生光线溢出,则该面的光线不画出,如果光__生全反射,那么在发生全反射的面射入的光线画出,射出的光线不画光线溢出与否将使用本章后面所讲的光线追迹计算来详细判断网格图Wireframe目的画出表示镜头的网格图设置本设置与在立体模型中的设置是相同的,包括对DXF文件的支持说明除了被隐藏的线不消去外,网格模型与立体模型几乎是相同的用网格图表示时,会使屏幕由于线多而变得混乱可以用“HideLensFa__s”使显示变得清晰本显示的优点是速度,它的生成比立体模型快得多若某一面上发生光线溢出,则该面的光线不画出,如果光__生全反射,那么在发生全反射的面射入的光线画出,射出的光线不画光线溢出与否将使用本章后面所讲的光线追迹计算来详细判断阴影图ShadedModel目的用OpenGL图画表示镜头的带阴影的立体模型设置除了能设置亮度和背景色外,本选项与在立体模型中的设置是相同的画元件图ElementDrawing目的本功能能自动创建供光学车间生产使用的表面,单透镜或双胶合透镜的图纸设置项目说明Su_____被绘制的元件的第一个面ShowAs选择“Su_____”,“Singlet”或“Doublet””NoteFileNameASCII码文件的文件名,该文件包含被添加在元件绘图注释部分的注释注释项总是从第2相开始,因为第1项注释是保留作为规定单位用的EditNoteFile__此按钮产生NOTEPAD.EXE编辑器,它可用来修改被选择的注释文件RadnTol半径第1,2或3面的公差栏中的值Pow/Irrn各面第1,2或3面的光焦度不规则公差栏中的值ClearApn在第几个面上的镜片的全口径缺省值是半口径的两倍ThicknTol第n面中心厚度公差缺省值是1%ScaleFactor若比例因子设置为零,那么“FillFrame”将被选取,“FillFrame”将缩放元件来充满元件图若输入数值,则图形将按实际尺寸乘以比例因子画出例如,比例因子为
1.0将打印(不是在屏幕上)出元件的实际尺寸比例因子为
0.5将按元件尺寸的一半画图Title用户自定义文本区域缺省是镜头的标题DrawingName所有这些区域用于用户自定义文本可以输入任何文本无缺省值ApprovedRevisionDrawnByProjectNoteFontSize选择Standard,Medium,__all或Fine这些选项是按字体大小的顺序排列的注释字体大小NoteFontSize的设置只影响在图形中注释的注释文件的字体大小较小的字体允许显示较大的注释文件说明元件图的设置通过按“S__e”按钮被保存在专门的镜头文件中与多数的分析功能不同元件图功能可以将每个面的所有设置分别保存例如,面1的注释和公差可以被保存,然后面3的注释和公差也被输入和保存若要将该设置赋予某一个特定的面,只要将面序号改为所需要的面号,按“Load”按钮就可以了若与先前保存的面匹配,则将显示先前面的设置本功能使重新产生多组元光学系统的复杂图形变得容易了画元件图功能的重要特性是它能装载不同的注释文件并把它们放在图形中缺省注释文件“DEFAULT.NOT”是一套普通的很少使用的注释但是用户可以修改注释文件它们是ASCII码文件,word处理器或文本编辑器都可以修改并把它们用不同的名字存储例如,你可以为你设计的每一个光学部件建立一个.NOT文件,当元件图产生时装载适合的注释文件注释文件注释行从数字2开始注释行1被ZE__X保留给行“1Alldimensionsinmillimeters”或当前镜头的单位,注释文件中的分行和空格在元件图中被严格__一旦新零件图产生或“Reset”按钮被按下,缺省设置将重新产生缺省公差从公差数据编辑器中获得min/__x公差范围中的最大值使用缺省例如,若TTHI厚度公差为-.03,+.05,公差值将为
0.05这里只考虑TTHI,TRAD,和TIRR公差若不能产生一个适合的缺省值,公差设置为0注意所有的公差都是文本;可以按需要进行编辑当用检测样板检查零件的牛顿圈光圈时,半径公差和用干涉条纹表示的光焦度之间的简便的转换公式为这里ΔR是半径误差,λ是测试波长,ρ是径向口径,R是曲率半径此公式可以近似用于小曲率其它信息参见__lacara,OpticalShopTesting,J.WileySons,Inc.《光学车间检测》一书§3特性曲线Fans光线像差RayAberration目的显示作为光瞳坐标函数的光线像差设置项目说明__ximumScale设置图形中最大的垂直比例对于光线特性曲线,最大比率利用微米表示,对于OPD用波长表示,对于入瞳像差用百分比表示本设置将复盖自动选择的绘图比例输入0时自动设置比例NumberofRays图形原点两边所追迹的光线数量W__elength执行计算所需的波长数目Field执行计算所需的视场数目TanFan选择像差的哪个分量画在子午曲线上由于子午曲线是关于入瞳坐标的y值的函数,缺省是绘制像差的y分量图形SagFan选择像差的哪个分量画在弧矢曲线上由于弧矢曲线是关于入瞳坐标的x值的函数,缺省是绘制像差的x分量图形UseDashes画图时选择颜色对彩色屏幕和绘图仪而言或虚线对单色屏幕和绘图仪而言CheckAperture确定是否检查光线能不能通过所有的面口径若选取,没有通过面口径的光线不被画出面口径与半口径是不同的,参见“约定和定义”这一章VignettedPupil若选取,光瞳坐标轴将按无渐晕缩放,此时所得数据将反映系统的渐晕;若不选取,光瞳坐标轴将按渐晕光瞳缩放说明横向特性曲线是用光线的光瞳的y坐标的函数表示的横向光线像差的x或y分量缺省选项是画出像差的y分量曲线但是由于横向像差是矢量,它不能完整的描述像差当ZE__X绘制y分量时,曲线标称为EY,当绘制x分量时,曲线标称为EX垂轴刻度在图形的下端给出绘图的数据是光线坐标和主光线坐标之差横向特性曲线是以光瞳的y坐标作为函数,绘制光线和像平面的交点的x或y坐标和主波长的主光线x或y坐标的差弧矢特性曲线是以光瞳的x坐标作为函数,绘制光线和像平面的交点的x或y坐标和主波长的主光线x或y坐标的差每个曲线图的横向刻度是归一化的入瞳坐标PX或PY若显示所有波长,那么图形参考主波长的主光线若选择单色光那么被选择的波长的主光线被参照由于这个原因,在单色光和多色光切换显示时,非主波长的数据通常被改变因为像差是有x和y分量的矢量,光线像差曲线不能完全描述像差,特别是像平面倾斜或者系统是非旋转对称时另外,像差曲线仅仅表示了通过光瞳的两个切面的状况,而不是整个光瞳像差曲线图的主要目的是判断系统中有哪种像差,它并不是系统性能的全面描述,尤其系统是非旋转对称时光程OpticalPath目的显示用光瞳坐标函数表示的光程差设置除了由于OPD是标量,“TanFan”和“SagFan”选项只能是OPD之外,本选项与光线像差曲线是相同的说明垂轴刻度在图形的下端给出绘图的数据是光程差OPD,它是光线的光程和主光线的光程的差,通常,计算以返回到系统出瞳上的光程差为参考每个曲线的横向刻度是归一化的入瞳坐标若显示所有波长,那么图形以主波长的参考球面和主光线为参照基准的若选择单色光那么被选择的波长的参考球面和主光线被参照由于这个原因,在单色光和多色光切换显示时,非主波长的数据通常被改变光瞳像差PupilAbberation目的显示用光瞳坐标函数表示的入瞳变形设置除了由于光瞳像差是标量,“TanFan”和“SagFan”选项只能是OPD之外,本选项与光线像差曲线是相同的说明入瞳像差是实际光线在光栏面的交点和主波长近轴光线交点的差在近轴光栏半径所占的百分比来定义的若最大像差超过一定的百分比,就得用光线定位参见“系统菜单”一章,以便在校正物空间的光线使它正确地充满光栏面若光线定位选择被打开,入瞳像差将为零或剩下很小的值,因为变形被光线追迹算法补偿了可以利用这一点来检查光线定位是否正确这里所用的光瞳像差的定义并不是追求其完整性和与其它定义的一致性本功能的唯一目的是为是否需要光线定位提供依据§4点列图SpotDiagram标准Standard目的显示点列图设置项目说明PupilParrern光瞳模式可以是六角形,方形或高频脉冲这些方式与出现在光瞳面的光线的分布模式有关当镜头大离焦时来研究光瞳分布模式高频脉冲点列图是在长方形或六角形模式的点列图中删去对称因素的伪随机光线产生的如果光瞳变迹给定,那么用光瞳分布变形来给出正确的光线分布没有最好的模式,每一种模式都只能表示点列图的不同特性Referen__Point缺省点列图是以实际主光线为参考的列在图形尾部的RMS和GEO(在说明部分定义)点尺寸是假定主光线是零像差点计算的但是,本选项允许选择其他两个参考点重心和中点重心是用被追迹的光线分布定义的中点定义使其最大光线误差在x和y方向相等ShowScale比例条目是缺省的选择艾利圆斑“AiryDisk”,将在图“的每个点的周围画椭圆环表示艾利椭圆空心环的半径是
1.22乘以主波长乘以系统的F#;它通常依赖于视场的位置和光瞳的方向如果空心环比点大,空心环将设置为放大尺,否则点尺寸将设置比例尺选择“Square”将画方形,其中心是参考点,宽度是从参考点到最外光线的距离的2倍选择”Cross”将通过参考点画一个十字设置为”Circle”将以参考点为中心画圆W__elength执行计算所需的波长数目Field执行计算所需的视场数目Su_____Number选择点列图将被计算的面它在计算中间像或渐晕时很有用__xScale设置用毫米表示的最大比例尺零设置将产生一个适合的比例DeltaFocus离焦增量选项只有在离焦点列图被选择时才使用它是在点列图平面上Z方向的间隔每个视场角显示5个点列图离焦量是给定的离焦增量分别乘以-2,-1,0,1,2离焦量单位是mm.某些系统中,缺省的离焦增量太小以至于不能使点列图的结构发生改变Raydensity若选择六角形或高频脉冲光瞳模式,光线密度决定了六角环形的数目,若选择长方形模式,光线密度决定了光线数目的均方根被追迹的光线越多,虽然计算时间会增加,但点列图的RMS越精确第一个六角环中有6条光线,第二个有12条,第三个有18条,依此类推UseSymbols若选中,每种波长将画不同的符号,而不是点它可以帮助区分不同的波长UsePolarition若选中,将用偏振光追迹每个需要的光线,通过系统的透过强度将被考虑参见“系统菜单(SystemMenu)”一章的“偏振状态”中关于偏振状态的定义和描述只有ZE__X-EE版本支持这个功能说明光线密度有一个依据视场数目,规定的波长数目和可利用的内存的最大值离焦点列图将追迹标准点列图最大值光线数目的一半光线列在曲线上的每个视场点的GEO点尺寸是参考点(参考点可以是主波长的主光线,所有被追迹的光线的重心,或点集的中点)到距离参考点最远的光线的距离换句话将,GEO点尺寸是由包围了所有光线交点的以参考点为中心的圆的半径RMS点尺寸是径向尺寸的均方根先把每条光线和参考点之间的距离的平方,求出所有光线的平均值,然后取平方根点列图的RMS尺寸取决于每一根光线,因而它给出光线扩散的粗略概念GEO点尺寸只给出距离参考点最远的光线的信息艾利圆环的半径是
1.22乘以主波长乘以系统的F#,它通常依赖于视场的位置和光瞳的方向对于均匀照射的环形入瞳,这是艾利圆环的第一个暗环的半径艾利圆环可以被随意的绘制来给出图形比例例如,如果所有的光线都在艾利圆环内,那么系统被认为处于衍射极限状态若RMS尺寸大于空心环尺寸,那么系统不是衍射极限衍射极限特性的域值依赖于判别式的使用系统是否成为衍射极限并没有绝对的界限若系统没有均匀照射或用渐晕来除去一些光线,艾利圆不能精确地表示衍射环的形状或大小在点列图中,ZE__X不能画出拦住的光线,它们也不能被用来计算RMS或GEO点尺寸ZE__X根据波长权因子和光瞳变迹产生网格光线(如果有的话)有最大权因子的波长使用由“RayDensity”选项设置的最多光线的网格尺寸有最小权因子的波长在图形中设置用来维持正确表达的较少光线的网格如果变迹被给定,光线网格也被变形来维持正确的光线分布位于点列图上的RMS点尺寸考虑波长权因子和变迹因子但是,它只是基于光线精确追迹基础上的RMS点尺寸的估算在某些系统中它不是很精确像平面上参考点的交点坐标在每个点列图下被显示如果是一个面被确定而不是像平面,那么该坐标是参考点在那个面上的交点坐标既然参考点可以选择重心,这为重心坐标的确定提供了便利的途径离焦ThroughFocus目的按焦平面漂移量的变化显示点列图设置本选项与标准点列图是相同的说明离焦点列图对估计象散,或分析最佳离焦或焦深是很有用的全视场FullField目的用公共的比例显示所有视场点的点列图设置本选项与标准点列图是相同的说明全视场点列图类型与标准类型是基本相同的,但所有的点是关于相同的参考点画出的,与每个视场位置各自的参考点是不同的这为相对于其它视场点表达所分析点的点列图提供了方法例如,这可以用来确定像空间中两个相近的点能否被分辨如果点的尺寸比整个视场的尺寸小,在这种情况下,每个视场的点只是以简单的点的形式出现,“全视场点列图“类型是无用的矩阵__trix目的将点列图作为单个图表的矩阵显示,一行表示一个视场,一列表示一种波长设置除了以下的附加选项,矩阵点列图选项与标准点列图选项是基本相同的项目说明IgnoreLat.Color若选取,将参照每个视场和波长__的参考点画点列图其结果是忽略能够显示每个波长的参考点的颜色的影响讨论矩阵表示法是区分像差中与波长有关的分量的便利的方法§5调制传递函数MTF调制传递函数目的计算所有视场位置的衍射调制传递函数本功能包括衍射调制传递函数(DMTF),衍射实部传递函数(DRTF),衍射虚部传递函数(DITF),衍射相位传递函数(DPTF),方波传递函数(DSWM)设置项目说明Sampling在光瞳上对OPD采样的网格尺寸,采样可以是32×32,64×64等等虽然采样数目越高产生的数据越精确,但计算时间会增加ShowDiffLimit选择是否需要显示衍射极限的MTF数据__xFrequency确定绘图的最大空间频率(每mm的线对数)W__elength计算中所使用的波长序号Field计算中所使用的视场序号Type可选择模数,实部,虚部,相位或方波UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论DMTF,DRTF,DITF,DPTF和DSWM函数分别表示模数(实部和虚部的模),实部,虚部,相位或方波响应曲线与正弦波目标响应的其它曲线相反,方波MTF是特定空间频率__波目标的模数响应,方波响应是用下面的公式由DMTF数据计算的这里Sv表示方波响应,Mv表示正弦目标响应的模数,v表示空间频率当采样点增加或OPD的峰谷值减小时,衍射计算更精确如果光瞳处的峰谷值很大,那么波前采样是很粗糙的,会有伪计算产生伪计算会产生不精确的数据当伪计算发生时,ZE__X会试图检测出来,并发出适当的出错信息但是,ZE__X不能在所有情况下自动检测出何时采样太小,尤其是在出现很陡的波前相位时当OPD(以波长为单位)很大时,如大于10个波长,这时最好用计算几何MTF来代替衍射MTF对于这些大像差系统,几何MTF是很精确的,尤其是在低的空间频率下任一波长的截止频率用波长乘以工作F/#分之一所得的值表示ZE__X分别计算每个波长,每个视场的子午和弧矢的工作F/#这样可以得出精确的MTF数据,即使是那些有失真和色畸变的系统,如有混合柱面和光栅的系统也是如此因为ZE__X不考虑矢量衍射,MTF数据对大于F/
1.5的系统是不精确的(精度的衰退变化是逐步的)这些系统中,OPD特性曲线数据是更重要的,因而是更可靠的性能指标如果系统不接近衍射极限,几何MTF可以证实是有用的若显示,衍射极限曲线是在轴上计算的与像差无关MTF值在轴上光线不能被追迹的情况下(如当一个系统只有在轴外视场才能工作时),那么第一个视场位置被用来计算“衍射极限”MTFMTF曲线的空间频率刻度用像空间每毫米的线对数表示,它只是一个对正弦目标响应MTF曲线的确切术语但术语“每毫米的线对数”经常被使用,与正弦目标曲线相反,严格地说“每毫米的线对数”应使用黑白条纹,因为在工业上是通用的,ZE__X在使用这些术语时不加区别MTF通常是在像空间测量的,当决定物空间的空间频率响应时,需要考虑系统的放大率离焦的MTF目的在确定的空间频率下,计算所有视场位置的离焦衍射传递函数此功能包括离焦衍射传递函数,离焦衍射传递函数的实部,离焦衍射传递函数的虚部,离焦衍射传递函数的相位,离焦衍射方波传递函数设置项目说明Sampling参见MTF中的详细描述DeltaFocus使用的离焦量范围Frequency绘图的空间频率(每mm的线对数)#Steps计算MTF的焦平面的个数,通过这些计算出来的点,画出一条光滑的曲线,点子越多,精度越高,但所用的计算时间也越长W__elength计算中所使用的波长数目Field计算中所使用的视场数目Type选择模数,实部,虚部,相位或方波UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论参见传递函数的详细描述MTF曲面目的用3D曲面,轮廓图,灰色比例图或伪彩色图显示MTF数据本图形对物方全方位的MTF曲线的直观显示方面比单纯的子午和弧矢要有用的多设置项目说明Sampling参见MTF中的详细描述Rotation本设置规定了观察曲面图时所要求的旋转角度旋转,可选0,90,180,或270度Scale本设置取代了程序在曲面图中自动设置的垂直刻度,通常这一刻度应该为1,但是为在垂直方向上加强效果,刻度可大于1,压缩比例,刻度可小于1W__elength计算中所使用的波长序号Field本设置规定视场序号以决定哪个视场位置计算应当执行计算ShowAs可选择曲面图,外形图,灰色比例图或伪彩色图作为显示选项UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论常规的MTF曲线是MTF曲面上的两个方向的横截面曲线本图形主要作定性显示用的MTF和视场的关系目的以视场位置的函数方式,计算并显示衍射调制传递函数设置项目描述Sampling详见MTF的描述Frequency123作图所用的3个空间频率(每毫米线对数)W__elength用于计算的波长序号UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论详见调制传递函数本功能要求视场个数至少为2个,所有视场按Y坐标值从小到大排列,如果存在着任何一个X方向的视场值,或者视场不是从小到大排列,那会产生一个出错信息只有在给定的视场位置进行计算,在各个数据点之间用三次样条插值的方法使曲线光滑可以在视场对话框中增加更多的视场点以增加曲线的精度几何传递函数目的计算出几何传递函数,它是衍射MTF的一个近似,其近似程度与光线的像差数据大小有关设置项目描述Sampling本设置指的是各波长光线追迹时网格的大小__xFreq图示中所用的最大空间频率(每毫米线对数)W__elength用于计算的波长序号Field用于计算的视场序号MultbyDiffLimit若本选项被选中,则将几何的MTF乘上衍射极限的MTF值,以得到小像差系统的更实际的结果,应永远采用UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论如果系统离衍射极限较远,那么几何的MTF是衍射MTF的一个有用的近似使用几何MTF的主要好处是可以用在波像差系统太大以致于限制了衍射MTF计算精度的系统对大像差系统的低空间频率,几何MTF是很精确的离焦的几何MTF目的对一个特定的空间频率计算离焦的几何传递函数数据设置项目描述Sampling详见几何MTF部分DeltaFocus所用的离焦范围Frequency计算时所用的空间频率(每毫米线对数)#Steps计算MTF时所用的焦平面的个数各计算点之间用一条光滑的曲线连接,点数越多,精度越高,计算时间也越长W__elength计算时所用的波长的序号Field用于计算的视场序号MultbyDiffLimit若本选项被选中,则将几何的MTF乘上衍射极限的MTF值,以得到小像差系统的更实际的结果,应永远采用UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论详见几何传递函数部分§6点扩散函数(PSF)FFT点扩散函数目的用快速傅立叶变换方法计算衍射的点扩散函数设置项目描述Sampling详见MTF的描述Display显示尺寸表示计算所用数据的哪一部分将在图上表示,显示网格可以为32×32到两倍抽样网格尺寸显示尺寸小,所表示的数据也少,但由于放大,可视性较好Rotation本设置规定了表面图观察时旋转角度,可以为0,90,180或270度W__elength用于计算的波长序号Field用于计算的视场序号Type可选择线性(强度),对数(强度)或相位ShowAs可选择曲面图,等高线图,灰度图或伪彩色图作为显示方式UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论用快速傅立叶变换(FFT)来计算点扩散函数的速度很快,但必须有几个假设,这些假设并不是永远成立的速度慢但更通用的办法是惠更斯法,它并不要求这些假定,详见下节用FFT计算的PSF(点扩散函数)可以计算由物方某一点光源发出由一个光学系统所成的衍射像的强度分布强度是在垂直于参考波长入射主光线的成像平面上计算得出的,参考波长在多色光计算中指的是主波长,而在单色光计算中指的是所计算的波长因为成像平面是与主光线垂直的,所以它不是像平面因此当入射主光线的角度不为零时,由FFT计算PSF的结果一般总是过于乐观的(即PSF较小),尤其是对倾斜像平面系统,广角系统,含有出瞳像差系统和离远心条件较大的系统,更是如此对于那些主光线与像平面接近于垂直(小于20度)和出瞳像差可以忽略的系统而言,用FFT计算PSF是精确的,并且总是比惠更斯方法更快,如果对计算结果有怀疑,可使用两种方法进行计算比较用FFT计算PSF的算法基于下例事实即衍射的点扩散函数和光学系统的出瞳上的波前的复数振幅的傅立叶变换有关先计算出瞳上的光线网格的振幅和位相,然后进行快速傅立叶变换,从而可以计算出衍射像的强度在出瞳的抽样网格尺寸和衍射像的抽样周期之间存在着一个折衷,如为了减少衍射像的抽样周期,瞳面上的抽样周期必须增加,这可以通过“扩大”入瞳抽样网格使它充满入瞳来达到这一过程意味着真正处在入瞳中间的点子的减少当抽样网格尺寸增加时,ZE__X按比例增加瞳面上的网格数,以增加处于瞳面上的点的数量,与此同时,可以得到衍射像的更接近的抽样每当网格尺寸加倍,瞳面的抽样周期(瞳面上各点之间的距离)在每一维上以2的平方根的比例增加,像平面上的抽样周期也以2的平方根的因子增加(因为在每维上的点子数增加了2倍),所有比例是近似的,对大的网格是渐近式地正确的网格延伸是以16×16的网格尺寸为参考基准的16×16个网格点在整个瞳面上分布,处于光瞳内的各点被真正追迹,衍射像平面上的各点之间距离由下式给出式中F是工作F/#(与像空间F/#不同),λ是所定义的最短波长,n是通过网格的点数,在本例中n为16(抽样网格尺寸为16×16),式中-2是由于瞳面和网格不是同心的(因为n是偶数),有一个n/2+1的偏离,分母中的2n是由于零位添调整而产生的,详见以后论述对一个大于16×16的网格每当抽样密度加倍时,网格在瞳空间以的比例增大像空间抽样的一般公式为像方网格的总宽度为因为瞳面网格的扩展会减少瞳面上抽样点的数目,有效的网格尺寸(即实际代表所追光线的网格尺寸)比抽样网格为小随着抽样增加,有效网格尺寸也增加,但增加速度并没有那样快下表所列的是近似的有效网格抽样尺寸随各种抽样密度值变化点扩散函数计算中有效网格尺寸抽样网格尺寸近似的有效网格尺寸32×3223×2364×6432×32128×12845×45256×25664×64512×51290×901024×1024128×1282048×2048181×181抽样还是波长的函数,上述讨论只是对计算中最短波长有效,如果用多色光计算,那么对长波必须按比例缩小网格,这里的比例因子是波长之比对波长范围较宽的系统选择抽样网格时,必须考虑到这一点对多色光计算而言,短波长的数据比长波长的数据来得精确一旦抽样确定以后,ZE__X在一个被称为“零位添加”的过程中,将陈列尺寸加倍,这意味着对抽样密度为32×32的网格,ZE__X在中间部分用64×64的网格因此衍射点扩散函数将在64×64的网格中分布像空间中的抽样总是瞳面抽样的两倍,“零位添加”是为了减少伪运算惠更斯点扩散函数目的用惠更斯子波直接积分法计算衍射点扩散函数设置项目描述PupilSampling选择光线网格尺寸进行光追计算,高的抽样密度得到的结果精确,但耗费时间较长I__geSampling计算衍射像密度的点的网格的大小,该数字和像的δ值一起决定了所显示的__大小I__geDelta像方网格点之间的距离(用微米表示)Rotation本设置规定了表面图观察时旋转角度,可以为0,90,180或270度W__elength用于计算的波长序号Field用于计算的视场序号Type可选择线性(强度),对数(强度)ScalebyStrel如果本设置被选中,则所显示的峰值乘以所计算出来的斯特列尔因子,因而图形可直接与其他PSF图相比较,否则,峰值永远归化为一个单位ShowAs可选择曲面图,等高线图,灰度图或伪彩色图作为显示方式UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论考虑衍射效应的一种方法是将波阵面上的每一个点想象成为具有一定振幅和位相的完整点光源,每一个这样的点都会发出球面的“子波”,有时人们也称它为“惠更斯子波”,这是因为惠更斯首先提出了这一模型当波阵面在空中传播时,波面的衍射是由各个点发出的球面子波干涉或复数和为了计算惠更斯点扩散函数,一个网格的光线将通过光学系统,每一条光线代表一个特殊的振幅和相位的子波,像面上任何一点的衍射强度是所有子波的复数求和再平方和FFT的PSF计算中不一样,ZE__X在主光线交点处与像平面相切的想像平面上计算惠更斯的点扩散函数请注意,这个想像平面垂直于表面的法线而不是主光线,因此,惠更斯的点扩散函数计算中考虑了像平面上的任何倾斜,这些倾斜可以是像平面的倾斜引起的,或主光线的入射角引起的,或者同时由两者引起的更进一步,惠更斯的PSF计算方法中,考虑到了光束沿像面传播时衍射像的演变形状如果像平面和入射光束之间是非常倾斜的话,这是一个很重要的效应用惠更斯PSF计算中心方法的另一个好处的使用者可任意选择网格大小和网格间隙,这样可以对两个不同镜头的PSF值之间进秆直接比较,即使它们的F/#或波长不同用惠更斯PSF计算的唯一缺点是计算速度与FFT方法相比,直接积分法并不是很有效(详见上节),因此它所耗费的时间很长,计算时间大致上与瞳面网格尺寸平方、像面网格尺寸平方、波长的个数成正比用FFT计算PSF横截面目的本功能画出点扩散函数的横截面图形设置项目描述Sampling详见MTF的描述Row/Col显示的行或列对一个32×32的抽样系统,有64行64列(见上节讨论),用行或列取决于类型设置W__elength用于计算的波长序号Field用于计算的视场序号Type可选择X方向或Y方向的横切面,用线性或对数表示都可以X切面称为行,Y切面称为列,但这是任意的UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论切面是直接从PSF数据中取得的因为PSF是直接从出瞳的位相计算出来的坐标系统的定位并不是在所有场合都是正确的X或Y轴正方向的指定也许会和像空间坐标(如点列图)中所提供的数据不相符合§7波前§
7.1波前图目的显示波前像差设置项目描述Sampling详见MTF的描述Rotation规定图形在观察时的旋转角度,可以是0,90,180或270度Scale比例因子用来覆盖程序在表面图上已设置的自动垂直比例比例因子可以大于1以便在垂直方向加强效果或者小于1以便压缩图形W__elength用于计算的波长序号Refren__ToPri__ry缺省时,波前误差是以所用波长的参考球面为参照物的,如果选中本选项,那么用主波长的参考球面为参照物换句话说,选中本选项,将使数据包含横向色差的影响UseExitPupilShape缺省时,瞳形是变形的,用来表达从轴上主光线像点所看到出瞳近似形状如果本选项没有选中,那么图形将与图形入瞳坐标成比例而不考虑实际出瞳是如何变形的ShowAs显示时的选择,有表面图、等高线图、灰度图和伪彩色图等讨论本功能非常接近于下面叙述的干涉图功能为节约篇幅,本功能的文本部分列出了八列OPD值,每行有8个OPD值,再加上8位的整数码nnnnnnnn,这里的n是0(光线没有通过系统)或1(光线通过系统到达像平面)这个代码代表了相应的OPD值§
7.2干涉图目的产生并显示干涉图设置项目描述Sampling在光瞳上用于计算OPD的抽样的网格尺寸,抽样值可以是32×32,64×64等等虽然高的抽样值可以得到更精确的数据,但计算时间却会增加FillFactor在每一个计算OPD的抽样网格点,ZE__X将用所得的OPD估计值去填充邻近的小方块以便加快计算速度填充因子(fillfactor)为1,将填充3×3个小方块,为2将填充5×5个小方块等等ScaleFactor决定每个波长的OPD所对应的条纹数,适用于模拟两次干涉仪的情况(即比例因子为2)ShowAs显示时的选择,有伪灰度、等高线图、灰比例图、伪彩色图等W__elength用于计算的波长序号Field用于计算的视场序号X-Tilt应用比例因子后,加到X方向的倾斜波长数Y-Tilt应用比例因子后,加到Y方向的倾斜波长数讨论干涉图要求很长的打印时间,光线密度高的话,计算时间也很长,如果填充因子设置得很大,伪灰度图也许会变得无意义§8均方根§
8.1作为视场函数的均方根目的画出径向X方向和Y方向点列图的均方根,波前误差或斯特列尔比率的均方根,它们是视场角的函数,计算时波长可以是单色光或多色光设置项目描述RayDensity如果用高斯求积法,那么光线密度决定了要追迹的径向光线的数目所追迹的光线越多,精度也越高,但是所需的时间也增加了最大的密度是18,这对有36次方的光瞳像差来说已足够了如果用方形列阵方法,那么光线密度表示了网格的尺寸,在圆形入瞳以外的光线将被省略详见讨论部分FieldDensity本设置(视场密度)决定了计算均方根斯特列尔比率数时确定0到最大视场角之间的视场点的个数中间值用插值法求出,最大允许的视场点数为100__ximumScale画图时最大的垂直刻度若为0,则由程序自动设置Method选择高斯求积法或矩形列阵法高斯求积法速度快精度高,但只对无渐晕系统起作用,若有渐晕,则用方形列阵法更精确Data可选择项为波前、弥散斑半径、X方向弥散尺寸,Y方向弥散尺寸,或斯特列尔比率ReferTo参考基准,可选择主光线或重心光线对单色光,将所计算特定的波长用作参考基准,对多色光计算,主色光用作参考基准两种参考基准都要减去波前位移,在重心光线模式中,应减去波前的倾斜,以得到较小的RMS值Drientation方向可选择+y,-y,+x或-x方向,注意只有在所规定视场的所选方向范围内,才计算数据UseDashes选择彩色(对彩色显示器或绘图仪)或虚线(对单色显示器或绘图仪)来表达W__elength选择“All”则显示各波长和多色光计算的数据,选择任意一个波长则显示单色光的数据,选择“PolyOnly”则只显示多色光数据ShowDiffLimit如果选中,则表示衍射极限响应的一条水平线将画在图中,对弥散斑的径向、X或Y方向的RMS,衍射极限是F#乘上波长乘上
1.22(对多色光来说,波长用主色光),不考虑视场的话,衍射极限只随工作F#而变整个图形中只使用单一值对斯特列尔比率用
0.8,对波前RMS用
0.072个波长这些仅仅是为方便而采用的近似值衍射极限的真正定义应公开以便理解UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论本功能对每个波长计算出作为视场角函数的RMS误差或斯特列尔数,并能给出波长加权后的多色光计算结果可以采用两种计算方法即高斯求积法或光线的方形列阵法在高斯求积法中,所追迹的光线按径向方法排列,并用一个可选的权因子用中等数量的光线来估算RMS在波前计算时ZE__X自动地减去了OPD的平均值,这导致了归一化的偏离而不足实际的RMS然而ZE__X在这里使用术语RMS以满足光学工业中的普遍定义在带有表面孔径的系统中计算波前RMS要求用方形列阵法,为了得到足够的精度,必须计算大量的光线§
8.2作为波长函数的RMS目的画出作为波长函数的弥散斑径向,X方向,Y方向的RMS图或斯特列尔比率设置项目描述RayDensity如果用高斯求积法,那么光线密度决定了要追迹的径向光线的数目所追迹的光线越多,精度也越高,但是所需的时间也增加了最大的密度是18,这对有36次方的光瞳像差来说已足够了如果用方形列阵方法,那么光线密度表示了网格的尺寸,在圆形入瞳以外的光线将被省略详见讨论部分W__eDensity波长密度是用于计算RMS或斯特列尔比率数的波长的点数这些点处于最__长和最小波长之间,中间点可用插值算出最大点数允许为100__ximumScale图形垂直方向的最大刻度若为0,则由程序自动给出Method选择高斯求积法或方形列阵法高斯求积法速度快精度高,但只对无渐晕系统起作用,若有渐晕,则用方形列阵法更精确Data可选择项为波前、弥散斑半径、X方向弥散尺寸,Y方向弥散尺寸,或斯特列尔比率ReferTo参考基准可选择主光线或重心光线,两者参考点都必须减去波前位,对重心参考模式,还要减去波前倾斜这将导致一个较小的RMS值UseDashes选择彩色(对彩色显示器或绘图仪)或虚线(对单色显示器或绘图仪)来表达Field选择“All”则显示所有视场,选择一个视场,则只显示一个视场位置的RMSShowDiffLimit如果选中,则表示衍射极限响应的一条水平线将画在图中,对弥散斑的径向、X或Y方向的RMS,衍射极限是F#乘上
1.22乘上波长(对多色光来说,波长用主色光),不考虑视场的话,衍射极限只随工作F#而变整个图形中只使用单一值对斯特列尔比率用
0.8,对波前RMS用
0.072波长这些仅仅是为方便而采用的近似值衍射极限的真正定义应公开以便理解UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论本功能计算每一个视场的以波长为函数的RMS误差和斯特列尔系数,详见“作为视场函数的均方根”功能§
8.3作为离焦量函数的均方根目的画出作为离焦量函数的弥散斑的径向,X方向,Y方向的均方根值设置项目描述RayDensity如果用高斯求积法,那么光线密度决定了要追迹的径向光线的数目所追迹的光线越多,精度也越高,但是所需的时间也增加了最大的密度是18,这对有36次方的光瞳像差来说已足够了如果用方形列阵方法,那么光线密度表示了网格的尺寸,在圆形入瞳以外的光线将被省略详见讨论部分FocusDensity焦点密度是在所规定的最大离焦和最小离焦之间,用于计算RMS或斯特列尔比率数的焦点的数目中间值用插值法计算,允许最大点数为100__ximumScale图形垂直方向的最大刻度若为0,则由程序自动给出Method选择高斯求积法或矩形列阵法高斯求积法速度快精度高,但只对无渐晕系统起作用,若有渐晕,则用矩形列阵法更精确Data可选择项为波前误差的RMS、弥散斑的径向RMS、X方向RMS,Y方向RMS,或斯特列尔数UseDashes选择彩色(对彩色显示器或绘图仪)或虚线(对单色显示器或绘图仪)来表达ReferTo参考基准可选择主光线或重心光线对单色光计算特定的波长用于作参考基准,对多色光计算,主色光用于作参考基准两种参考基准都要减去波前活塞,在重心光线模式中,应减去波前的倾斜,以得到较小的RMS值W__elength选择“All”则显示各波长和多色光计算的数据,选择任意一个波长则显示单色光的数据,选择“PolyOnly”则只显示多色光数据MinFocus离焦量的最小值,用透镜长度计量单位表示__xFocus离焦量的最大值,用透镜长度计量单位表示ShowDiffLimit如果选中,则表示衍射极限响应的一条水平线将画在图中,对弥散斑的径向、X或Y方向的RMS,衍射极限是F#乘上波长乘上
1.22(对多色光来说,波长用主色光),不考虑视场的话,衍射极限只随工作F#而变整个图形中只使用单一值对斯特列尔比率用
0.8,对波前RMS用
0.072波长这些仅仅是为方便而采用的近似值衍射极限的真正定义应公开以便理解UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论本功能计算每一个视场以离焦量为函数的RMS误差和斯特列尔数,所用的计算方法和前节“作为视场函数的均方根”中所叙述的一样详见上节ZE__X只是简单地对像面前的表面厚度加上所规定的离焦量如果系统中有奇数个反射面,那么该表面厚度就是负的因此,负的离焦量使像平面离开系统最后一个元件更远,对有偶数个反射面的系统,负的离焦量使像平面离开最后一个元件更近§9包围圆能量§
9.1衍射法目的显示能量分布图以离主光线或物点的像的重心的距离为函数的包围圆能量占总能量的百分比设置项目描述Sampling详见MTF的描述Type规定包围圆能量计算形式,可以是包围圆(径向的)、X方向、Y方向或矩形包围圆__ximumDistan__本设置将覆盖缺省的刻度,单位为微米,若选择缺省设置,则输入0UseDashes选择彩色(对彩色显示器或绘图仪)或虚线(对单色显示器或绘图仪)来表达RefTo选择主光线或重心光线作为参考点W__elength计算中所用的波长数目Field所要计算的视场个数ShowDillLimit如果选中,衍射极限结果将计算并显示此时考虑了孔径,并用共轴的视场UseHygensPSF如果选中,那么使用计算速度较慢但精度较高的惠更斯点扩散函数的方法计算PSF当像平面倾斜或主光线离像平面的法线较远时,必须选择本项UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论见FFT(快速付里叶变换)和惠更斯点扩散函数这一节的讨论那些说明对本功能也同样适用衍射的包围圆能量计算的精度受到光程差(OPD)误差的大小和斜率以及抽样密度的限制如果抽样密度不够,那么ZE__X将显示“出错信息”表示该数据不够精确为了提高精度,就得提高抽样密度或减少OPD误差衍射极限曲线是轴上无像差的包围圆能量分布当轴上光线不能被追迹时(如在系统专门为离轴视场设计的情况下),在计算衍射极限的MTF响应时用第一个视场点代替§
9.2几何法目的用光线与像平面交点的办法计算包围圆能量设置项目描述Sampling规定要追踪的光线的六角形环的数目Type规定包围圈能量计算形式,可以是包围圆(径向的)、X方向、Y方向或矩形包围圈__ximumDistan__本设置将覆盖缺省的刻度,单位为微米,若选择缺省设置,则输入0UseDashes选择彩色(对彩色显示器或绘图仪)或虚线(对单色显示器或绘图仪)来表达RefTo选择主光线或重心光线作为参考点W__elength计算中所用的波长序号Field所要计算的视场序号MultbyDiffLimit如果选中,ZE__X通过用理论的衍射极限曲线换算几何数据的办法近似得出衍射的包围圆能量ZE__X所用的衍射极限曲线是根据无遮挡的圆形入瞳计算的计算有遮挡的入瞳的方法是进行精确的衍射计算,此时就得用衍射的包围圆能量衍射极限近似仅适用于无遮挡的入瞳系统和中等视场角,这是因为近似处理中忽略了由于视场引起的F#改变UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论单纯的X和Y方向的选择将计算包含正负号的特定距离范围内的部分光线,该距离是以主光线或像的重心为基准计算的如果刻度大小为10微米,那么所包含区域是20微米(在另一方向是无限远)对接近衍射极限的系统,用几何包围圆能量,不能很好地表达它的性能§
9.3线性/边缘响应目的对线状物体和边缘物体计算几何响应设置项目描述Sampling规定要追踪的光线的六角形环的数目__ximumRadium本设置将覆盖缺省的刻度,单位为微米,若选择缺省设置,则输入0W__elength计算中所用的波长序号Field所要计算的视场序号Type规定包围圆能量计算形式,可以是包围圆(径向的)、X方向、Y方向或矩形包围圈UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论线响应函数(或线扩散函数LSF)是一条直线物体的像的密度分布的横切面表示边缘响应函数(ERF)是一个边缘(半无限平面)的像的密度分布的横切面表示子午方向和弧矢方向的数据按直线或边缘的方向确定这种计算是几何计算§10照度§
10.1相对照度目的对均匀照明的物体(朗伯Lambertian)以径向视场的坐标为函数计算出相对照度设置项目描述RayDensity沿方形列阵的一边的光线数目,用于出瞳照度的积分计算若此值设定为10,则将追踪102/4
(78)条光线密度越高,结果越精确,但计算时间越长FieldDensity沿着径向视场坐标计算相对照度的点数目视场密度越大,所得曲线越光滑UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论本功能计算以径向视场坐标y为函数的相对照度相对照度是按照零视场的照度归一化后的像平面上的一个微小区域上的照度计算时考虑了变迹、渐晕、孔径、像面上和瞳面上的像差、F#的变化、色差、像面形状、入射角,若假定用非偏振光的话,还考虑它的偏振效应计算时所利用的方法基本上根据“RelativeIllumination”M.Rimner,SPIE,Vol.655PP991996我们将此文所公布的方法__到变迹法、透过率和偏振效应本方法假定光源是一个均匀的朗伯体,相对照度由从像点观察得到的出瞳有效__的数值积分计算而得求积时,利用像方余弦空间的均匀网格在方向余弦空间上执行注意相对照度计算一般不会得出余弦的四次方曲线这是因为余弦四次方定律曲线的根据是无像差的薄透镜系统,系统中的光阑均匀照明平的像面对于包括远心光学系统,光瞳或像面有像差的系统或渐晕系统,相对照度可以用立体角的积分或从像方位置观察的出瞳上的有效__积分求得§
10.2渐晕图目的计算以视场角为函数的渐晕系数设置项目描述RayDensity光线密度规定了被追迹的光线数目,该数目越大,结果越精确,若光线密度为n,ZE__X在每一个视场点上追迹的网格数为(2n+1)(2n+1)FieldDensity视场密度是零视场和所规定的最大视场角之间的点数,中间值用插值法计算讨论用分数表示的渐晕系数是如同上的入射光线中通过系统所有面的孔径,不被遮挡而落到像面的光线的百分比并以相对瞳__归一化(如果有渐晕的话)由此得出的曲线图表示了分数渐晕是视场位置的函数如果所用的光线太少,结果会不精确当系统中有很多孔径和较大的视场时,更是如此在计算中只用到主波长,因此它是一种几何计算,Y方向只使用正的坐标,所它只适用于旋转对称的镜头和视场渐晕系数在此用来决定相对瞳__在计算中对光线溢出或全反射引起的出错则考虑为渐晕§
10.3XY方向照度分布目的计算在像面上沿着横截线的由面光源产生的照度设置项目描述Sampling选定网格尺寸以便将像面上的照度进行累加抽样决定了在统计光线数据时有多少方格被使用Ray×1000计算面光源照度时所追迹光线总数I__File决定面光源形状的I__文件的名称,详见“几何像分析功能”一节Src.Size用视场单位表示的面光源的尺寸Rotation物空间中围绕着面光源中心的法线,面光源的旋转角度ShowAs选择X或Y方向扫描__oothing消除由于抽样光线太少而引起的曲线上的突变点,通常采用邻近单元平均值的方法进行光顺操作W__elength计算中所使用的波长数Field指出哪一个视场点用来作为面光源的中心参考点Su_____扫描计算可以在任何一面进行,但是相对照度计算只在像平面上是精确的Det.Size用透镜单位表示的探测器的总宽度探测器的大小被在抽样中规定的小方格数相除UseRelativeIllumination如果选中,在“相对照度”这一节中所描述的相对照度计算结果被用来对视场中各点加权,以便精确地考虑出瞳辐射和立体角的影响本设置如果选中,计算更精确,但更花时间UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论X,Y方向的照度扫描和相对照度功能相类似,只是加上了相对非均匀的面光源相对照度估计对均匀照明的朗体来说,用相对照度功能更快计算更精确然而对复杂光源系统,XY的照度扫描可以通过蒙特卡罗光线追迹及常用的相对照度计算法进行估算面光源的定义与像面分析功能中所描写的一样§
10.4二维面照度目的对二维面计算面光源的相对照度设置设置选项与XY扫描一样,只是二维面照度的输出用等高线或轮廓图或灰度图或伪彩色图形表示§11像分析§
11.1几何像分析目的几何像分析功能有很多应用它可以用于模拟面光源,分析实用的鉴别率,显示畸变,表现成像物体的外形提供像面旋转时的直观感觉计算面形或点物体像耦合到光纤中去的耦合效率,显示光束的“轨迹”,展示任意面上照度的图形,以上仅仅举了几个例子本功能严格以几何光线的追迹为基础,对以衍射为基础的分析功能,可见下节“衍射像的分析”本功能中像的分析采用专门的I__文件来描述将要成像的物体I__文件在下面的讨论段落中描述设置项目描述FieldSize本数值定义了用视场坐标表示的正方形像的文件的宽度根据当前对视场的定义(高度或角度)视场坐标可以是透镜单位,也可以是角度(度)I__geSize本数值设置了覆盖在像的图表上的比例条的大小,它对像的实际尺寸大小无影响,像的大小用物体的比例及系统的放大率和像差设定缺省的设置可能与像面的所需要分析的部分不符合Parity偶数(Even)设置使物体按照从光轴向负Z轴方向观察时的面目出现若设置为奇数(Odd)则将使物体上下颠倒Rotation旋转可以设置成任何角度(单位度)本算法中,在光线追迹之前确实将物点旋转,所以本功能可以用于目标条块在子午方向和弧矢方向之间切换#Ray×1000本设置大致决定了所追迹的光线数量所追迹的光线数目约为所设置数量的1000倍之所以光线数量是近似的,是因为光线在小方格里的分布必须是均匀的例如,如果在像文件中有1500个小方格,那么至少有1500条光线将被追迹(即使选择了数目1),每一个波长中的光线分布与波长的权重成正比Show可以选择“像方图表”、“表面图形”或“3维直方图”像方图表与点列图相类似,显示百分效率(见关于本计算的描述的讨论)“表面图形”和“3维直方图”显示了三维的落在探测器中间的光线的强度分布图Sour__光源可以是均匀或朗伯体均匀光源的所有光线的权因子都相等朗伯体光线权因子则按照光线与物面轴线之间夹角的余弦设置W__elength用于计算的波长数序号Field像文件可以以任意定义的视场位置为中心,这使像条状小块一类的小目标可以__到视场的任何地方,最后的像就以该视场的主光线坐标为中心I__geFileName以I__为后缀的文件的名称,该文件必须位于子目录\I__File中,见讨论部分关于I__文件格式的详细说明Su_____评价光线的面的序号,缺省时为像面,其他的面也可以选取,例如为在某一光学表面上研究光的痕迹时NumericalAP以数值孔径(定义为nSinU)到达像面的光线,大于给定值的光线将忽略缺省值为0,这意味着所有光线都可被通过X-Pixeles探测器上X方向的像素数目本数值只在表面图和三维直方图输出时才有用Y-Pixeles探测器上Y方向的像素数目本数值只在表面图和三维直方图输出时才有用Y-PixelSizeX方向上的以透镜长度计量单位表示的每一像素的大小X-PixelSizeY方向上的以透镜长度计量单位表示的每一像素的大小UseSymbols若选中,将用不同的标记(而不是用虚线)来表示每一个波长计算结果,这将帮助区分各种波长FastDraw若选中,对三维直方图和表面图输出的选项而言,以金属网格方式输出而不是以隐蔽线输出这种计算较快,所画的图较清晰,对“像方图表”,本选项无作用EditI__File按下本按钮将触发“WindowsNotepad”编辑器,这将允许校对当前所用的I__文件UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论ZE__X支持两种不同的I__文件格式,一种是ASCII码,一种是二进制码,不管哪一种格式,该文件的名称必须以I__作为扩展名ZE__X能自动地区别这两种文件类型ASCII码成像文件是一种文本文件它的扩展名是I__,位于文件顶部,是一个表示文件大小的数字(用像素表示),期于的行列包含着像素的数据每一个字符代表一个像素,所有I__文件是方块状排列着的,内含n×n个像素例如一个7×7代表字母“F”的I__文件,可写成以下形式70111110010000001000000111100010000001000000100000请注意文件开始处有单个数字“7”,然后键入一个回车键,然后是七行七列的数据,每行结尾键入一个回车键,每一列之间不能用空格键或任何其他的字符分隔像文件必须是正方形的,ZE__X为储存成像文件分配足够的内存如果内存不够,它会报告出错每一个像素的光强度可以是0到9之间的任何数字,每个像素的光线条数和该数字的大小成正比,若数字为0,该像素不发射任何光线二进制的I__文件比ASCII码格式的文件复杂,并且不能用文本编辑器编辑然而二进制文件功能特别强在二进制I__文件中每一个像素用不带符号的字节表示,这意味着它有256个灰度等级来表示强度并且每一种波长可以用分隔的像素图来表示,因此它是可以模拟像面光源那样的实际照片二进制的I__文件格式要求在开头部分有三个16字节的二进制数第一个16位数代表一个等于零的带符号的整数第二个带符号的16位二进制数是像素图的宽度(以像素来表示),它可以是1到4000之间的任意数第三个带符号的16位二进制数是像素图的数目,它代表文件中所描述的颜色(或波长)的个数例如,三种颜色的50×50的像的二进制像素图,在文件头上将有6个字节(0,50,3),接着,是代表第一种颜色的2500个字节,代表第二种颜色的2500个字节,再是代表第三种颜色的2500个字节这样总共字节数是7500个每一种颜色按照每行的列排列(按列排比按行排更快)每一个像素种的光线是从像素单元中的坐标之间随机选择的每一个光线的入瞳坐标也是随机选择的对指定的像素和近轴图形,入瞳光线分布是均匀的(如果采用光线定位的话,入瞳会产生某些变形)在ASCII码的I__文件中,每一像素所产生的光线总数等于该像素的光强乘以波长数乘以光线密度每一条光线所用的波长是随机的,并且和波长数据屏幕中提供的波长权因子成正比在二进制的I__文件中从每一像素产生的光线数和光线密度乘以相对于256的分数密度成正比视场大小决定了光学系统可以看到的成像文件的物理大小例如,视场大小为2mm(在这里已假定视场大小是用物方或像方的高度来表示),使用30×30个像素的像文件,那么每一个像素所代表的区域是67×67微米如果同样的像文件后来又用在全视场为40度的系统,那么视场大小就是40度,每一个像素就代表
1.33度如果用量度单位来区别各个物体形式,同一个像文件可以应用于不同的场合,如图象文件“letterf.i__”包含了7×7个像素网格,代表了大写字母F,像的大小可以是1mm,然后是
0.1mm再是
0.01mm,可以得出该光学系统能分辨出多小的字母,而用不着修改I__文件请注意如果视场是由像高定义的,那么视场尺寸决定了像空间的物的大小,而不是物空间的物的大小视场尺寸总是用视场的同一单位度量同样对像高而言,视场大小决定了像高物的大小由视场大小除以镜头的放大率得出视场位置的选择使得像质分析有很大的灵活性例如字母F的像文件,可以在视场的若干位置进行测试以便判断分辨率是否是受到视场像差的影响物的大小用字母的高度来设定,但是以所选定的视场点的主光线的交点为中心的在缺省情况下,光源是一个光线的均匀辐射体,在这里均匀是指在“入瞳”面上均匀,所有发出的光线都均匀地落在入瞳之内,它们的权因子都相等因为光线波长是按照波长权重的比例关系随机地选择的,所以不需要一个明确的波长加权因子均匀设置通常对物距很大的小视场系统比较合适,光源也可以设定为朗伯体,这种光源的所有光线的权因子是它们的余弦因子在缺省设置时,所有无渐晕的光线被显示出来,在确定探测器的选项时,允许设置数值孔径,这样可以把大于所规定的数值孔径的光线排除在外作为例子,本功能可以用于估计光纤光线耦合效率探测器上像素的尺寸和数量也可以设置这些值只能用于“面形图”和“三维直方图”选项本功能只是简单地统计落到每一个像素的光线数目,把结果用三维强度图形方式来表示最后的像为了计算和显示面形图和三维直方图,需要庞大的内存和计算时间百分效率是由下式定义的式中i的求和是对所有未产生渐晕的光线进行的,而j的求和是对所有已发射的光线进行的如果在计算中选择了“UsePolarization”这一设置的话,那么所计算的效率中就考虑到了光学系统中反射和透过的损失它还考虑到了渐晕,光源分布,波长的权重和探测器的数值孔径为了限制像接收直径(例如在光纤中),可在紧靠具有最大径向孔径的像面的前面放置一个园形孔径本功能另一个普通的用处是选择一个网格状的物体(例如GRID.I__抽样文件),然后利用最后得到的像来评价畸变本功能对把物高作为所选择的视场类型的系统特别有效,这是因为畸变是指整个物平面上的固定放大率的偏离,然而对用角度来定义视场的系统而言,像分析功能会产生虽然是正确的但容易引起误解的结果,这是因为在作像分析时,将把扩展的光源像文件分成等角度的小__,而不是等高度例如,用10个像素宽的像文件来表达10mm的视场宽度时,每平方毫米有一个像素,同一个像文件用于视场为10度的系统时,每个平方角度有一个像素在这两种情况下,物的形状是完全不相同的,在这种场合应使用更广义的网格畸变图清查阅“ZE__X支持文件”这一章中抽样像文件的清单及所建议的应用场合当观察面形图和三维直方图时,按下左、右、上、下、PageUp或PageDown键时可转动所显示的像,以得到不同的透视在像分析窗口中选择“Text”选项将产生并显示一个ASCII文件,文件中列出了光线数据如果将“Show”这一选项设置成“I__geDiagram”,文件将有9列,第一列为光线序号,第二列和第三列分别为X和Y方向的视场坐标(用度或物高表示),第
四、五列为归一化的瞳坐标Px和Py,第六列为波长序号,第七列为光线的权重,它与光源的特性有关,第
八、九列为以参考光线为基准的用透镜单位表示的像坐标,如果“Show”这一选项选择为“表面图”或“三维直方图”,那么“Text”将列出每一像素中加权的光线数使用“Esc”键可以中断像分析时的长时期的计算§
11.2衍射像分析目的衍射像分析功能与几何像分析功能类似,只是它利用了复杂的光学传函计算(OTF)来计算像的外形本方法考虑了光束通过时的频谱限制和其他与衍射有关的实际光学系统对像构成的影响像分析功能使用专门的I__文件来描述要成像的物的形状I__文件在“几何像分析功能”的讨论中已有详细描述对两种像分析功能来说,I__的格式是相同的设置项目描述I__geSize用透镜单位表示的由I__文件定义的像的宽度注意I__文件总是正方形的Oversampling选择一个使I__文件中像素抽样密度增加的因子,从而可以在不定义新I__文件的情况下增加I__文件中的有效分辨率ZeroPadding通过在I__文件的像素周围增加零强度值的像素的方法,确定其实际尺寸以计算衍射像,它可以使所显示的衍射像的尺寸增加而不改变无像差像的大小,这可使完善成像位置周围的衍射能量分布得到很好的研究OTFSampling瞳面上抽样网格的大小大的网格值可以行出较精确的系统的OTF值本设置对衍射像的大小无影响,只对决定频率响应的精度有影响ShowAs可选择面形图,轮廓图,灰度图和伪彩色图DataType可选择非相干成像,相干成像,自然成像,非相干__传函,相干传函或自然成像的传递详见关于相干传递函数的信息和它的计算方面的限制DiffractionLimited如果选择,忽略像差,只考虑孔径W__elength用于计算的波长序号Field用于计算光学传递函数的视场位置的序号I__geI__文件的名称,该文件必须处于I__File子目录下,见关于I__文件格式的详细描述UsePolarization若选中,对每一条所要求的光线进行偏振光追迹,由此可得出通过系统的最后的光强在“系统菜单”一章的“偏振状态”一节,可找到定义偏振状态和其他信息的细节,只有ZE__X-EE才有本功能讨论本功能可以计算扩展光源的复杂衍射成像特征在计算中所包含的方法是建立在傅里叶光学基础上的在McGraw-Hill,1968年出版的由JosephGood__n著的《傅里叶光学导论》中,对有关内容作了清楚而深入的描述关于相干光和非相干光成像及其它傅里叶光学理论可参考该书在利用本功能得出重要结论之前使用者必须对计算方法中若干重要的前提有很好的理解I__文件定义了一个任意数量的分布在正方形网格中的像素的相对光强度例如,对字母F而言,可以用7×7的网格描述如下01111100_____00_____001111000_____00_____00_____0像的大小参数决定了在光学系统的像空间中的每一个像素有多大清注意这与几何像分析功能有区别,在几何像分析中,I__文件定义的是“视场”空间的大小和形状,无论用像空间或物空间都可以而对衍射像分析而言,I__文件定义的是像空间的理想像的形状如果像的大小是
0.1mm,那么对这一7×7的像素的像而言,每一像素的宽度为
14.286微米尽管对定义简单像的形状而言,I__文件是方便的,但由手工产生的文件对观察衍射像的很详细的细节而言,分辨率还是太低重复抽样因子的选项通过增加分辨率的办法弥补了这一缺陷,像素的数目增加,每一像素的数据按得到同一形状高分辨率的要求被__如设定重复抽样因子为“2X”,字母“F”的I__文件变成14×14的网格,成为请注意,它的形状是相同的,但是每一方向上的抽样增加了二倍,像的宽度不受影响,像素的宽度为原先的一半,但数目在各方向上都增加了一倍由于衍射的影响会使理想像变得模糊和扩展,因此,常需要将所展示的区域的尺寸扩大,以超过I__文件规定的范围这可以通过选择零位补充的办法达到这一选项可以通过在I__文件的像素周围添加零强度的像素,使I__文件的大小增加当零位补充因子为2×时,字母F的文件将如下所示00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001111_____00000_____000000000_____000000000111_____000000_____000000000_____000000000_____0000000000000000000000000000000000000000000000像的大小和形状是相同的,但是定义了所添加的区域以便使某些能量可以得到表达请注意由于零位补充因子,新的像的宽度增加了,但像中有关字母“F”的宽度保持不变当使用二进制的I__文件时,零位补充功能不起作用零位添加和重复抽样可以同时使用,然而这会使列阵的尺寸很快变大,对重复抽样因子为8×,零位添加因子为4×,原始像素尺寸为12×12的例子,最后得到的列阵变为384×384,再加上ZE__X内部的零位添加,得出512×512的传递目标一旦输入的像给定以后,该像就变换到频率空间中,乘以OTF值然后再变换回去到位置空间中去该像由复数的OTF进行滤波,以得出衍射像在傅里叶方法中所包含的一个基本的假定为OTF在像的大小范围内并不改变这意味着由像大小所决定的视场尺寸是很小的因此对像上的所有点OTF值是相同的使用者必须注意确保像的尺寸是很小的(与视场像差改变的速率相比较)ZE__X对所选定视场点进行OTF计算并假定该OTF值对像所涉及的整个区域是有效的因为仅仅当OTF在整个视场的变化才会导致畸变,根据上述基本假定,在预测像中畸变是不能发现的为了了解畸变和其他“大视场”的像差的影响,请使用几何像分析功能请注意衍射像分析功能对小的视场计算像的详细数据是很有效的而几何像的分析功能则对计算大尺寸的像的成像数据是很有效的计算中所使用的另一个重要的假定体现在计算相干光学传递函数中所使用的方法中相干光学传递函数简单地假定为复变瞳函数式中,H是复数形式的OTF,di是光瞳到像面的距离,fx和fy是空间频率,P是瞳函数(它决定了整个瞳面上的相对透过率,光瞳之外瞳函数为0),W是波像差这一公式是近似的,它只对光栏位于像的傅里叶变换面上这一特殊场合是精确的对于物方远心光路系统而言,该条件一般是满足的,在其他场合,这对相干传递函数而言,仅仅是个近似详细情况可参考Good__n的著作§12其他§
12.1场曲和畸变目的显示场曲和畸变曲线设置项目描述__xCurvature用透镜长度单位表示的场曲曲线图的最大场曲值,输入零代表自动设置__xDistortion用百分比表示的畸变曲线的最大值,输入零代表自动设置W__elength用于计算的波长数目UseDashes画图时选择颜色对彩色屏幕和绘图仪而言或虚线对单色屏幕和绘图仪而言IgnoreVignettingFactors见讨论部分Distortion可选择标准,F-或刻度值,详见讨论部分DoX-Scan若选中,则计算沿着X视场的正方向计算,否则,沿着Y视场正方向计算讨论场曲曲线显示作为视场坐标函数的当前的焦平面或像平面到近轴焦面的距离,子午场曲数据是沿着Z轴测量的从当前所确定的聚焦面到近轴焦面的距离,并且是在子午(YZ面)上测量的弧矢场曲数据测量的是在与子午面垂直的平面上测量的距离,示意图中的基线是在光轴上,曲线顶部代表最大视场(角度或高度),在纵轴上不设置单位,这是因为曲线总是用最大的径向视场来归一化的子午光线和弧矢光线的场曲是以用该光线的确定的像平面到近轴焦点之间的距离定义的在非旋转对称系统,实际光线和主光线从不相交,因此所得出的数据是在最接近处理的点上得出的在缺省时视场扫瞄是沿Y轴的正方向进行的,如果选择“DoX_Scan”,那么最大视场是沿着X的正方向,在这种情况下,子午场曲代表XZ平面,弧矢场曲代表YZ平面初学者常问___零视场的场曲图并不总是从零开始的呢?这是因为图中所显示的距离是从当前定义的像平面到近轴焦面的距离,而当前定义的像平面并不需要与近轴像平面重合如果存在着任何离焦量,那么这两个平面之间是有位移的,由此可以解释场曲的数据___会是那样“标准”的畸变大小定义为实际主光线高度减去近轴主光线高度值,然后被近轴主光线相除,再乘以100无论像平面如何定义(该数据不再以近轴像平面为参照系),近轴像高是用一条视场高度很小的实际光线求得的,然后按要求将结果按比例缩放这一规则允许即使对不能用近轴光线很好描述的系统也能计算合理的畸变“F-”畸变并不用近轴主光线高度,而是用由焦距乘以物方主光线的夹角决定的高度这种称为“F-”高度的系统只有物在无穷远时才有意义,此时视场高度用角度来代替一般来讲“F-”只适用于扫瞄系统,这些系统像高与扫瞄角需要成线性关系“刻度标定”畸变与“F-”畸变类似,只是使用的是“最适焦距”,而不是系统焦距,标定畸变用像高和视场角之间的非线性程度来衡量,不限制由F-条件定义的线性选择一个最适合该数据的焦距而不是系统焦距进行计算,尽管一般来说,最适焦距与系统焦距是非常接近的在本功能中,标定焦距在列出本功能的文本(“Text”)中给出对于非旋转对称系统和只有弯曲的像平面的系统,畸变很难确定,并且所得到的数据也可能是无意义的对非旋转对称的系统而言,没有一个单一的数字可以在单一的视场点适当地描述畸变,作为替代可用“网格图”表示严格地说场曲和畸变图只对旋转对称并且具有平的像面的系统有效然而ZE__X采用了场曲和畸变的__概念去描述某些(并非全部)非旋转对称系统的合理结果,在理解非旋转对称系统的相应图示时,必须注意在画场曲和畸变时,缺省情况下不考虑渐晕渐晕系数可以改变主光线在光栏面上的位置,以致使主光线不再通过光栏中心§
12.2网格畸变目的显示主光线交点的网格以表示畸变设置项目描述Display可选择“Cross”用十字叉线表达交点,或“Vector”画出从理想像点到实际主光线像点的矢量GridSize网格大小W__elength用于计算的波长序号Field参考视场位置(见讨论部分)Scale若比例选定不为1,那么畸变网格上的“X”点将以所选定的比例因子扩大Aspect若采用1,那么将选择正方形的视场,若系统是非对称的,那么输出的像可能不是正方形,但像方视场是正方形若长宽比大于1,那么“Y”方向的视场将以所给定的因子被压缩若长宽比小于1,那么“X”方向的视将以所给定因子的倒数被压缩,最后得到的长宽比为X视场的尺寸被Y视场的尺寸所除,长宽比仅仅影响输入视场像平面上的长宽比由光学系统的成像特征所决定Symmetric__gnification若采用,X方向的放大率必须等于Y方向的放大率这引起畸变以预定的对称网格而不是变形网格为参考点讨论本功能显示或计算主光线网格的坐标,在一个无畸变的系统中,像平面的主光线坐标值和视场坐标之间遵守线性关系式中xp和yp是以参考像点为基准的像方坐标,fx和fy是以参考物点为基准的物方线性坐标,对于以“角度”来定义视场的光学系统,fx和fy为视场角的正切(视场坐标必须是线性的,因此用角度的正切而不是角度本身)为了计算ABCD矩阵,ZE__X在以参考视场点为中心的很小区域中追迹光线通常,这是视场中心,ZE__X允许选择任何一个视场位置用作参考点ZE__X将物空间视场网格的角落设置成为最大径向视场距离由于物高与视场角的正切而不是角度本身成正比,当用角度来定义视场时,全视场宽度为式中,r是视场角落的最大径向视场角在计算ABCD矩阵的分量时,采用像空间的很小视场的光线坐标,使用ABCD矩阵允许坐标旋转如果像平面旋转使得物方Y坐标的物体成像为像方的X和Y坐标,那么ABCD矩阵将自动地考虑旋转,网格畸变图会显示线性网格,然后对具有相同线性视场坐标的网格上各点的实际主光线的交点作上记号“×”在文本中列出了预测的像的坐标,实际的像的坐标和由下式定义的百分畸变式中R是像平面上的相对于参考视场位置的像定焦点的径向坐标,本定义并非对所有场合均适用,使用所得结果时必须小心§
12.3光线痕迹图目的显示任何面上叠加的光束的痕迹,通常用于显示畸变效果和表面孔径设置项目描述RayDensity决定通过入瞳一半的光线数量,设置为10将追迹21×21的网格的光线Su_____要显示光束痕迹的表面W__elength用于计算的波长序号Field用于计算的视场序号DeleteVignetted若采用,被以后的面拦去的光线将不再显示被以前的面拦去的光线则从来不显示讨论本设置将画出所研究面的形状,然后在该面上复盖光线网格如果该面不设置孔径,那么带有清晰的半直径值的径向孔径的园形将显示出来否则,孔径将显示出来面孔径在显示时是以外形框架定中心的,即使在实际面上孔径是偏心的如果说在该面上有遮拦,那么遮拦将沿着由半直径决定的园孔径画出光线网格将由光线密度参数规定,光线可以采用任何或所有视场,任何或所有波长若选定了“DeleteVignetted”选项,那么被该面及该面以后的面拦去的光线将不被显示出来否则,它们将显示§
12.4万用图表这一功能仅用在ZE__X中的XE和EE版本目的用图表或文本形式列出优化的操作数与某些参量间的函数关系设置项目描述__变量的设置选择表面或系统参数作为__变量选择参数作为__变量,变量选择包括半径、曲率、厚度、圆锥系数、参数和附加参数(如果选择表面参数的话)对系统参数而言,变量选择包括系统孔径、视场的波长数据、变迹因子、温度和压力等如果所选参数与面有关,则应输入__变量的面序号Start/StopValue变量变化范围的起初点和终结点的值#ofSteps计算相关变量的函数值时,__变量取值的个数(包括起始点和终结点的值)相关变量的设置Operand优化时的操作数用来作为相关变量,整个系统的评价函数也被包括在内并列在第一行Int1/Int2所选操作数Int1和Int2的值,对话框中将显示Int1和Int2的简称,以帮助确定需要提供的数据若编辑控制框变成了灰色,那所选的操作数不需要用此值Hx/Hy/Px/Py所选操作数的Hx,Hy,Px,Py的值对话框中将显示这些值的简称以帮助确定需要提供的数据若编辑控制框变成了灰色,那么所选的操作数不需要使用此值Min/__xPlotValue所需要图示的函数的最大值和最小值若两者均设为零,那么就选择缺省的比例值,若两者中有一个设定为非零,那么曲线将从最小值画到最大值,若函数值超出此范围,那曲线也会超出图形边界PlotTitle可输入任何文本文字以作为图形或文本的标题讨论本功能可以将任何一个优化用的操作数表示成为任何系统或面参数的函数,这种函数关系可以用曲线或文本列表的方式表达出来,共有300个优化操作数和200个面参数,27个系统参数,这样在原则上,本功能可以产生60000种不同的曲线例如,假定弧矢MTF,空间频率为30线对/mm,需要表达成为透镜组偏心的函数(这在公差分析诊断中是很有用的)由于操作数MTFS计算弧矢传递函数,所以万用图表将得出这种函数图形或数据列表请参阅“优化”这一章中所能得到的优化操作数列表一个透镜组的偏心是有关的坐标断点面上的参数1和参数2定义的面参数1和参数2两者均列在相应的面的参数中由于本功能所能产生的各种图形在数目是非常巨大的,因此,没有一种巧妙的缺省设置能适用于__变量或函数,这些值必须在对话框中仔细地设置如果优化操作数不能计算,就会显示出一个出错信息,图形就不会产生因为很多优化操作数采用Hx和Hy值来定义所计算的视场点,这些操作数必须要求视场数设定为1,然后设定Hx=0,Hy=1最后选定y视场1作为__变量就可以得出操作数与视场之间的函数关系对操作数与波长之间的函数关系也可用类似手段得到若计算时间太长的话,用Escape键可以结束本功能的分析§
12.5纵向像差目的显示每个波长的以入瞳高度为函数的纵向像差设置项目描述Scale用透镜单位表示的最大刻度,输入“零”为自动设置W__elength用于计算的波长数目UseDashes选择颜色(对彩色显示屏和打印机)或虚线(黑白显示屏或打印机)来显示图形讨论本设置计算从像平面到一条区域边缘光线聚焦点的距离本计算只对轴上点进行,并且仅当区域子午边缘光线是光瞳高度函数时适用图形的基点在光轴上,它代表像平面到光线与光轴交点的距离因为纵向像差用像平面到光线与光轴的交点距离来表示,所以对非旋转对称系统而言,本功能也许会产生一个无意义的结果在非旋转对称系统中解释本图时,必须特别引起注意§
12.6横向色差目的显示作为视场高度函数的横向色差设置项目描述Scale定义图中的最大刻度(用透镜单位表示),输入0代表自动设置UseRealRays可采用实际或近轴光线,缺省设置为近轴光线若要采用实际光线则选中本设置讨论本设置计算横向色差它是像平面上最短波长的主光线交点到最长波长的主光线交点之间的距离图形的基点在光轴上,图形的顶点代表最大的视场半径,只使用正的视场角或Y方向的高度垂直刻度经常用最大视场角或高度归一化,子午刻度用透镜单位表示,实际光线和近轴光线都可采用对非旋转对称的系统而言,本功能会得出一个无意义的结果因此,在这种系统中解释本图形时,必须引起特别注意§
12.7Y-Ybar图目的Y-Ybar图显示设置项目描述StartSu_____用于图示的第一个面StepSu_____用于图示的最后一个面W__elength用于计计算的波长数__xScale设置最大的用于图示的刻度,图形总是在一个矩形中显示,缺省值是最大光线的横向坐标,输入0可以自动设置讨论对镜头中每一面的近轴斜光线来说,Y-Ybar图表示边缘光线高度与主光线高度之间的函数关系§
12.8焦点色位移目的显示焦点的色位移图设置项目描述__ximumShift用透镜单位表示的水平轴线的最大范围,垂直轴线刻度用所定义的波长范围来设定PupilZone用于计算后焦点的光瞳上的径向区域缺省设置为0,它代表利用近轴光线,设置成0到1之间的值代表采用入瞳面上相应高度的实际边缘光线来计算后焦点,1代表光瞳边缘,即全孔径讨论本图代表与主波长有关的后焦距的色位移在每一个图示的波长,为使该种颜色的边缘光线到达近轴焦点所需要的像平面的位移被计算出来对非旋转对称的系统本图示也许会失去意义最大偏离的设置将复盖缺省的设置整个图形总是以主波长的近轴焦点为参考基准所列的衍射极限的焦深由公式4F2求出,这里的F是工作F/#,是主波长值§
12.9色散图目的对玻璃目录中任何一种材料画出作为波长函数的折射率图设置项目描述MinW__elength决定色散图中的X轴线的左边坐标__xW__elength决定色散图中的X轴线的右边坐标MinimumIndex决定色散图中Y轴线的底部坐标,输入0代表自动设置__ximumIndex决定色散图中Y轴线的顶部坐标,输入0代表自动设置Glass所用材料的名称UseTemp,Pres.如果选中,那么由于温度压力所产生的折射率的变化将被考虑讨论本功能在检查色散常数或其他色散公式数据在输入时是否正确是很有用的§
12.10波长和内透过率的关系目的对玻璃库中任何一种材料画出波长和内透过率的函数关系设置项目描述MinW__elength决定图中的X轴线的左边坐标__xW__elength决定图中的X轴线的右边坐标MinimumTran__ission决定图中Y轴线的底部坐标__ximumTran__ission决定图中Y轴线的顶部坐标,输入0代表自动设置Glass所用材料的名称Thickness用毫米表示的玻璃厚度讨论本功能对检查特定玻璃的内透过率是很有用的,详见“偏振分析”一章§
12.11玻璃图目的在玻璃图上按照折射率和阿贝数画出玻璃名称折射率和阿贝数是直接从玻璃库的入口中得到的,而并不是根据波长数据或色散系数计算出来的在下表所决定的边界范围内,对当前所装载的玻璃库进行搜寻,以找到所需要的玻璃设置项目描述MinAbbe决定图中的X轴线的左边坐标__xAbbe决定图中的X轴线的右边坐标MinimumIndex决定图中Y轴线的底部坐标,输入0代表自动设置__ximumIndex决定图中Y轴线的顶部坐标,输入0代表自动设置讨论本功能对具有特定折射率和色散特性的玻璃定位是很有用的通常,玻璃图的阿贝数从左到右是逐渐下降的,这可以解释___最大和最小的阿贝数看上去是相反的§
12.12系统总结图目的在图形框内显示和系统数据报表的文本类似的系统总结图设置无讨论本图表主要是用来在一页打印纸张内显示4-6幅系统总结图形,详见“报告菜单”一章§13计算§
13.1光线追迹目的单一光线的近轴或实际追迹设置项目描述Hx归一化后的X方向视场坐标该值必须在-1至1之间Hy归一化后的Y方向视场坐标该值必须在-1至1之间Field选择特定的视场或任意视场,如果选定了特定视场则Hx和Hy的控制数不起作用W__elength进行光线追迹的波长序号Px归一化后的X方向的光瞳坐标,该值必须在-1至1之间Py归一化后的Y方向的光瞳坐标,该值必须在-1至1之间GlobalCoordinates若选中,所有光追数据以全局坐标而不是局部坐标的形式给出,除了正切角以外Type选择“DirCosine”用以显示光线在各面的方向余弦,“TagentAng”显示光线与各面的所成的夹角的正切,“Ym、Um、Yc、Uc”显示近轴边缘光线和主光线交点或正切值,正切值简化为X轴的方向余弦与Z轴的方向余弦之比讨论如果选中“Ym、Um、Yc、Uc”,那么Hx、Hy、Px、Py及全局坐标设置将被忽略关于归一化的描述,详见“约定和定义”这一章对于其他设置本功能允许使用者确定归一化的物方坐标,归一化的光瞳坐标,波长序号,然后在各个面上考察实际和近轴光线的坐标所得到的第一套数据代表实际光线,所出现的数值代表光线与面交点的坐标(在该面的局部坐标系或全局坐标系)方向余弦(或角度的正切)是光线在该面折射后的数据方向余弦是由光线与特定轴线所成的夹角的余弦(如X方向的方向余弦是光线与X轴构成的夹角的余弦)第二套数据库与第一套数据类似,只是对近轴光线计算出来的角度的正切总是采用局部的Z坐标而不考虑全局坐标系统的设置§
13.2赛得系数目的显示赛得系数和波前系数设置项目描述W__elength用于计算的波长序号讨论ZE__X将计算固定的赛得系数,横向的、轴向的某些波前系数赛得系数逐面排列,然后是整个系统的赛得和数,所列的系数为球差(SPHA,SI),彗差(CO__,S2),像散(ASTI,S3),场曲(FCUR,S4),畸变(DIST,S5),轴向色差(CLA,CL)和横向色差(CTR,CT),它们的单位和系统的透镜单位相同,只是以波长为单位的系数除外这些数据只对系统完全由标准面组成的情况有效任何包含坐标折断,光栅,理想面或其他标准面的系统是不能用计算赛得系数的近轴光线适当地描述的横向像差系数也是逐面列出并列出总和,所给出的系数是横向球差(TSPH),横向弧矢彗差(TSCO),横向子午彗差(TTCO),横向弧矢场曲(TSFC),横向子午场曲(TTFC),横向畸变(TDIS)和横向轴上色差(TLAC)这些横向像差均以系统的透镜单位为计量单位,这些横向像差系数当出射光线处于接__行状况下会变得很大,在光学空间中变得没有意义纵向像差系数所计算的内容包括纵向球差(LSPH),纵向像散(LAST),纵向匹兹凡场曲(LFCP),纵向弧矢场曲(LFCS),纵向子午场曲(LFCT),和纵向轴上色差(LAXC),纵向像差用透镜单位计量当出射光线接近于平行时,纵向像差系数会变得很大,以至于在光学空间中变得没有意义所给出的波前系数包括球差(W040),彗差(W131),像散(W222),匹兹凡场曲(W220P),畸变(W311),轴向色离焦项(W020),轴向色倾斜(W111),弧矢场曲(W220S),平均场曲(W220M),子午场曲(W220T)所有这些波前系数以出瞳边缘的波长单位为单位各种像差系数的关系如下表所示,符号n和u代表团各面的物空间的近轴光线的夹角和折射率,在n和u的右上角撇号代表该面的像空间的有关量若要详细研讨各赛得系数的推导和意义,请看Welford著的《光学系统的像差》,__ith著《现代透镜设计》或O’Shea著的《现代光学设计基础》一书在末书第一章“导言”中列出了完整的参考书的清单像差系数之间的相互关系名称赛得系数波前描述横向系数纵向系数球差S1—彗差S2弧矢彗差—子午彗差—像散S3子午到弧矢的焦散—场曲S4高斯面到匹兹凡面——高斯面到弧矢面高斯面到子午面畸变S5——轴向色差CL——横向色差CTCT——在赛得面上的匹兹凡曲率半径是以透镜单位度量的拉格朗日不变量也是这样§14梯度折射率(略)§15偏振(略)§16镀膜(略)第九章工具菜单§1优化Optimization目的优化的目的是提高或改进设计使它满足设计要求说明参见“Optimization”一章中关于建立评价函数,设置变量和使用优化功能的详细叙述§2全局优化GlobalSearch此功能只在ZE__X-EE或XE版本中才能使用目的本功能启动一个全局优化,对于给定的评价函数和变量,利用本功能最有可能得到好设计说明参见“GlobalOptimization”一章§3锤形优化HammerOptimization此功能只在ZE__X-EE或XE版本中才能使用目的在评价函数处于局部最小值时,本功能自动重复一个优化过程,来脱离局部极值区说明参见“GlobalOptimization”一章§4消除所有的变量RemoveAllVariable目的本工具可快速清除设置在当前数据中的所有变量标识说明通过将当前数据之中的所有量设置为“Fixed”而消除所有的变量设置§5评价函数列表MeritFunctionListing目的此操作可产生一个可以被保存或打印的评价函数文本列表说明无§6公差Tolerancing目的容许的误差说明参见“Tolerancing”一章中的完整叙述§7公差列表Toleran__Listing目的此操作可产生一个可以被保存或打印的公差文本列表设置无§8公差汇总表Toleran__Sum__ry目的此操作可产生一个可以被保存或打印的公差文本列表此表的格式比文本公差列表易读不需要使用专门的变量记忆符,可以使制造者和其它对ZE__X术语不熟悉的人容易理解设置无§9套样板TestPlateFitting此功能只在ZE__X-EE或XE版本中才能使用目的按厂家提供的样板表自动套半径样板设置项目说明FileName选择不同的样板列表MethodofFit根据套样板后对系统质量的影响大小,选择套样板的顺序说明此功能自动为镜头元件的半径套样板,使它与厂家现有的__相匹配当前的评价函数用来作为拟合过程的数字指标要给一个半径套样板,先使它在镜头数据编辑器中为变量可以用任意多的半径同时去套样板选择套样板工具,选择使用哪一个样板文件样板文件在“ZE__X”支持的文件中详细叙述可供选择的套样板方式TryAllMethod尝试以下的方法,用其中的能产生最小的评价函数的方法BesttoWorst首先用最接近的半径用光圈来衡量套样板WorsttoBest首先用最不远接近的半径来套样板LongtoShort首先用最大的半径来套样板ShorttoLong首先用最小的半径来套样板按“OK”,则开始套样板ZE__X通过搜索样板列表来在所有的半径和样板之间寻找最接近用光圈来衡量的匹配样板必须有正确的形状凸的,凹的或两者和充足的直径来检验镜面的最大口径如在主电子表格中由半口径决定的值若样板直径至少是镜片面最大口径的3/4,则样板就可以被认为有足够的直径与某一个半径最匹配的样板半径代替该实际半径后,该半径的可变性被清除,镜头将再次被优化由于这个原因,在优化中为了补偿套样板带来的改变,将间隔厚度以及未套样板的半径作为变量是很重要的再优化将调整包括未套样板的半径的所有剩余的变量注意优化将使用当前的评价函数优化后,如果还有许多未套样板的半径,上述过程将重复注意半径通常不按其在镜头数据编辑器中的顺序套样板套样板过程中,将显示未套样板的半径的序号和当前的评价函数所有的半径都被套样板后,屏幕将显示报告报告显示厂家身份信息,和列出被改变的半径列表及可以提供该半径的客商的ID信息没有办法知道所选的样板是否为最佳的如果样板列表中有许多样板,各样板半径之间互相连续,间隔很小,则认为这个样板匹配是相当好的如果在套样板的过程中评价函数的增加是不可接受的,即使使用了不同厂家的样板表也无济于事,则需要修改设计或者一些镜片需要定做样板通常,最后套样板的剩下的那个半径用定做样板报告中显示半径套样板的顺序使用“TryAllMethod”选项将产生总的评价函数最小值,这是因为此时考虑了所有的四种方法,并把能得到最小的评价函数的方法保留下来但是,除了列出的4种算法,应该有许多方式能产生更高的匹配也有用本算法不能为给定的半径找到合适的样板的特殊情况这种情况发生在样板没有足够大的直径与所要的接近若这种情况发生,报告文件中将打印“NO__TCHFOUND”信息,该半径随后不再考虑通常这意味着这个半径的样板将定做所有的样板数据由各自的厂家分别提供,没有保证提供精度和完整的数据为了得到最新的样板目录,请与供应商__新的样板将被添加到ZE__X中,各种样板生产厂家应直接与FocusSoftware公司__§10样板列表TestPlateLists此功能只在ZE__X-EE或XE版本中才能使用目的在文本窗口中显示特定厂家的样板表设置项目说明FileName样板文件名文件必须在\TESTPLAT目录下说明报告中所有的单位用mm表示CC和CX列分别表示凹面和凸面样板§11玻璃库Catalogs目的提供玻璃库说明参见“UsingGlassCatalogs”一章中关于这个功能的说明§12镜头库LensCatalogs目的从镜头库中搜索或浏览特定的镜头设置项目说明Vendor列出可利用的镜头库厂家每个厂家的名字作为文件名,该文件中包括该厂家可利用的库存镜头厂家文件必须放在库存镜头缺省目录下,该目录在环境对话框中设置UseFocallength若选取,将使用确定的焦距范围作为部分搜索标准,否则,将接受任意值FocallengthMin/__x用mm定义可接受的焦距范围UseDiameter若选取,将使用给定的入瞳直径范围作为部分搜索标准,否则,将接受任意值DiameterMin/__x用mm定义可接受的入瞳直径范围Equi-,Bi,Plano-,Meniscus如果该选框中任何控件被选取,那么镜头在搜索时,将限制在至少符合其中一个条件的范围例如,当选Equi-和Bi时将包括等双凸/等双凹equiconvex/equiconc__e和双凸/双凹biconvex/biconc__eSpherical,GRIN,Aspheric,Toridal如果该选框中任何被选取,那么镜头在搜索时,将限制在至少符合其中一个条件的范围球面类系统被认为是不含有梯度折射率,非球面和环形元件的“其它”镜头__xelements在搜索时,选择满足条件但镜片数又不超过所给定的最大数目的镜头若选择“Any#”则在搜索中对镜片数不限制SearchResults列出与当前搜索标准匹配的给定目录下的所有镜头文件Search按当前搜索标准,对某供货商产品目录下文件中的镜头进行搜索Load将当前所选镜头文件装载到镜头数据编辑器中,更新装载镜头后的所有窗口和显示数据Append把当前所选镜头文件添加到镜头数据编辑器去,此时会出现添加文件提示行,如指定在镜头的哪一个面添加Data显示当前所选数据文件的性能报告Layout显示当前所选镜头文件的外形图或非轴对称系统的3D图Exit关闭对话框说明“SearchResults”表将列出符合搜索标准的指定供货商镜头的部件名称,焦距,和直径直径后,列出3个部件代码,如P,S,1第一项是形状代码,它可以是E,B,P,M或“”,分别表示Equi-,Bi-,Plano-,Menisus,或其它other如果镜头是复合元件则使用other第二项是S,G,A,T,分别表示球形,梯度,非球形,或环形第三项是元件的序号在__时,ZE__X在ZE__X目录下建立一个名为STOCKCAT的子目录在STOCKCAT目录下许多__的文件用.ZMF扩展名保存每个ZMF文件都包含大量__的ZE__X镜头文件每个镜头文件包含的文件表示从各种供货商取得的库存文件例如,若ZE__X目录名为C\ZE__X,那么MellesGriot厂家的镜头存储在C\ZE__X\STOCKCAT\MGRIOT.ZMF为寻找与镜头数据编辑器中的一个或多个面的性质相匹配的镜头文件,将鼠标放在镜头数据编辑器中的第一个面上,然后选择Tools,LensCatalogs搜索时,将缺省焦距和直径范围设定得与要搜索的镜头相一致ZE__X按焦距和直径的5%误差定义缺省搜索范围镜头搜索工具为从可得到的镜头中寻找合适的镜头提供了帮助一旦选定,镜头文件可以被装载或添加到现有设计中参见“支持文件SupportFiles”一章中__供货商库存可利用的镜头列表§13编辑镀膜文件EditCoatingFile此功能只在ZE__X-EE版本中才能使用目的产生WINDOWS下用NOTEPAD编辑器来编辑COATING.DAT文件这个文件包括材料和镀膜说明说明参见“Polarization____ysis”一章如果COATING.DAT文件被编辑,ZE__X必须关闭或重新启动来更新新的镀膜数据§14给所有的面添加膜层参数AddCoatingtoAllSu_____此功能只在ZE__X-EE版本中才能使用目的为所有的空气-玻璃界限面加镀膜参数说明当被选择时,这个工具将提示所用的膜层名称缺省膜是”AR”,它代表1/4波长的MgF2膜可以确定任意定义的镀膜名称所有从玻璃到空气界面都将使用镀膜,因此这个功能对于应用防反射膜是很重要的§15镀膜列表CoatingListing此功能只在ZE__X-EE版本中才能使用目的本操作产生一个文本,它列出了包含在COATING.DAT文件中的材料和膜系§16变换半口径为环形口径ConvertSemi-DiametertoCircularApertures目的将所有未给出表面通光口径的面转化成具有固定的半口径的面,其通光口径是与半口径相应的圆孔说明本功能的主要目的是使渐晕影响的分析简单化对于多数的光学设计,在优化期间使用渐晕因子参见“系统菜单”中渐晕因子的说明是比较简单和快速的然而,渐晕因子是近似的本功能变换所有的半口径为面口径然后渐晕因子被删除该功能不会对此自动操作,光瞳被溢出,以便发现何处使光线能真正地通过系统§17变换半口径为浮动口径ConvertSemi-DiametertoFloatingApertures目的将所有未给出表面孔径的面转为按半口径值渐晕的浮动口径说明除了使用浮动口径而不是使用固定的环形口径外,本功能与”ConvertSemi-DiameterstoCircularApertures”很相似浮动口径将面的半口径值定为”自动”模式,动态地调整渐晕口径来匹配半口径值,注意如果半口径是”固定”,则它们保持固定,渐晕将在每个面的确定半口径上产生§18将零件反向排列ReverseElements目的将镜头元件或镜头组反向排列设置项目说明FirstSu_____被倒置的镜头组的第一面LastSu_____被倒置的镜头组的最后一面说明如果系统中包括镜面,坐标转折,或其他非标准面,本功能不能正确工作§19镜头缩放ScaleLens目的用确定的因子缩放整个镜头例如,将现有的设计缩放成一个新的焦距时,本功能很有用波长不缩放缩放镜头功能也可以用来将单位从毫米变为英尺,或其它组合单位类型设置项目说明Scalebyfactor若选取,则直接输入缩放因子Scalebyunits若选取,则镜头用所选单位变换§20生成焦距__keFocal目的除了所要的焦距是直接输入的,生成焦距与缩放镜头是相同的整个镜头被缩放成焦距为给定值的镜头§21快速调焦QuickFocus目的通过调整后截距对光学系统快速调焦设置项目说明SizeRadialFocus调焦时使像平面上的点列图的RMS为最佳SpotSizeX调焦时使像平面X方向上的点列图的RMS为最佳SpotSizeY调焦时使像平面Y方向上的点列图的RMS为最佳W__efrontError调焦时使像平面波前误差均方根最佳Use__ntroid使所有的计算都以像平面上光线的重心为参照系(而不是以主光线为参照系),本选项的计算很慢,但对于慧差占主导作用的系统是很适合的说明本功能调整像平面前面的厚度厚度是依照RMS像差最小化的原则选择的如上表所列有多种不同的RMS计算方法最佳调焦位置与标准的选择有关RMS用定义的视场,波长和权因子计算整个视场的多色光的平均值§22添加折叠反射镜(AddFoldMirror)目的为弯曲光束,包括坐标转折,插入一个转折镜设置项目说明Foldsu_____选择将成为转折镜的面被选择的面是已定位在需要转折的位置的虚拟面Reflectangle入射和反射光线间的夹角TiltType选择局部的x或y轴倾斜作为倾斜基准说明本功能在转折面前后插入两个虚拟面转折面成为反射镜面,两个__入的相邻的新面被设置成与倾斜角相适合的坐标转折第二个倾斜角设置为从前一个倾斜角拾取最后,由于新的反射镜,随后的所有面的厚度和曲率都改变符号如果被选择的转折面不是平面与空气中的标准型的虚拟面,本功能不能提供有用的或正确的结果使用本功能前,虚拟面应当被放在需要转折镜的位置例如,在相距100mm的两个透镜中间插入一个转折镜,虚拟面应当放在两个透镜之间,虚拟面前后的厚度被设为50mm虚拟面随后被用作转折面在多重结构数据镜头中,从转折面以后的任一面的厚度和玻璃种类如果发生改变,则本功不能使用§23幻像发生器GhostFocusgenerator目的幻像分析设置项目说明Boun__s选择一次反射或二次反射分析FirstSu_____被考虑反射的镜头组的第一面LastSu_____被考虑反射的镜头组的最后一面S__eFiles若选取,用来计算幻像光线追迹的文件被保存I__gePlaneOnly若选取,当计算两次反射幻像时只显示像面数据说明对于包括坐标转折,非标准面或多重结构数据的系统,本功能不能正确工作本功能产生从当前镜头性能数据中获得的镜头文件产生的文件在给定的面设置反射光线而不是折射光线在新反射面之后的部分光学系统被__以便使光线能反向追迹本分析的目的是检查是否有从光学面反射的光线会在其它元件或靠近焦平面形成幻像这些影响在高功率的激光系统中是很重要的,反射聚焦会损坏光学系统性能幻像也会减小对比度本功能支持单个和两个反射对于每一个幻像系统,边缘光线高度,近轴光线F#,和轴上RMS点尺寸都被列出同时也列出了具有内部聚焦的玻璃面对于像面,当做二次反射幻影分析时,提供从像面到幻像面的距离和幻像系统的等效焦距所产生镜头文件存储在GHfffsss.ZMX文件中,这些文件可以被打开来进行分析fff是第一个幻像面的序号,sss是第二个幻像面的序号例如GH007002ZMX是表示第七个面和第二个面的二次反射幻像聚焦文件,fff是非零值含有非标准面或坐标转折的系统,或镜头在多重结构下,本功能不能正确工作对多重结构系统进行幻像分析功能时,首先要选中系统中感兴趣的那一重结构,然后把其余的多重结构删除不是所有的幻像反射形式都能被追迹,也有在整体内部全反射或光线溢出的偶然情况为详细分析,GHfffsss.ZMX文件可以根据需要打开和修改若第一个反射面在光栏前,那么入瞳位置不能正确计算在开始幻像聚焦前,使用下面的操作可以很容易的解决这个问题只是为了分析幻像1记录入瞳位置和直径2在第一面设定一个虚拟面3这个新的虚拟面的厚度是所记录的入瞳位置的负值4将虚拟面作为光栏,让入瞳直径与所记录的入瞳直径相等5对有限的共轭距,用与虚拟面厚度相等的值增加物面厚度这些步骤将在物空间给你一个实际的入瞳,当反射面在光栏前,光线可以正确追迹在较复杂的系统中幻像聚焦很复杂,在解释分析结果时要小心§24系统复杂性测试Perfor__n__Test目的系统光线追迹复杂性测试说明将你的电脑的硬件的速度和镜头的复杂性一起考虑,得出你所能承受的每秒钟光线转面计算的次数,然后以此来对镜头的复杂性进行测试该数目是用通过当前光学系统追迹大量随机光线计算出来的,然后用计算持续时间用秒表示内所追迹的面数相除速度依赖于系统的处理器、协处理器、时钟频率和镜头的复杂程度§25输出IGES文件ExportIGESFile目的用多种选项,以IGES文件格式输出当前镜头数据设置项目说明First/LastSu_____输出数据所包含的面范围W__elength被输出的光线追迹使用的波长数目Field被输出的光线追迹使用的视场序号NumberofRays被追迹的光线数目;确切的含义依赖于“RayPattern”RayPattern选择输出的光线类型本控制与3D外形图的定义相同;参见分析菜单____ysisMenu一章Lens/RayLayer选择被放置镜头和光线数据的输出文件的层次IGESFile输出文件的路径和文件名如果文件已经存在不给出警告缺省文件是当前输出目录下的EXPORTIGS#SplineSegment当样条曲线输出时使用的线段的数目说明IGES是美国国家标准,它的意图是便于与CAD程序间传输数据ZE__X目前支持IGES标准52版本关于IGES的更多信息,与U.S.P__ZE__X输出线,球弧,和样条曲线来表示每个面的形状和位置ZE__X不输出透镜的“边缘”,虚拟面、玻璃面和镜面没有差别被输出的每个给定面的IGES入口的类型和数目依赖于该面的通光口径如果有的话和对称性如果有的话以下的表格列出ZE__X是如何决定面的最佳表达ZE__X用一个3D坐标系统报告所有的面和光线,该坐标系统的参考面是由“系统菜单”这一章中所描述的全局坐标参考面决定用表面孔径和形状输出的IGES文件入口表面口径表面形状所使用的入口None,CircularApertureorObscuration平面(Plano)沿X轴的一条线,沿Y轴的一条线,在半口径半径上XY平面的一个圆球面(Sphercial)XZ平面上的一段圆弧,YZ平面上的一段圆弧,在半口径半径上XY平面上的一个圆其它(Other)XZ平面上的一段样条曲线,YZ平面上的一段样条曲线,在半口径半径上XY平面上的一个圆RectangularApertureorobscuration平面(Plano)平行X轴的三条线,平行Y轴的三条线,它们分布在给定面的中心和边缘从而形成方格其它(Other)平行X轴的三条样条曲线,平行Y轴的三条样条曲线,当投影到XY平面时,它们分布在给定的中心和边缘从而形成方格EllipticalApertureorObscuration平面(Plano)沿X轴的一条线,沿Y轴的一条线,在XY平面上定义面边缘的一条样条曲线其它(Other)沿X轴的一条样条曲线,沿Y轴的一条样条曲线,定义面边缘的一条样条曲线UserDefinedApertureorObscuration任意不支持线入口是IGES入口110圆弧入口是IGES入口100样条曲线入口是IGES入口112光线作为线入口被输出在GRIN媒体中,光线作为一系列的线入口被输出,如果不是在确定范围内的所有面都被输出,将显示警告信息对于挡光和其它形状两者都需要被输出的面使用配置有该面的第二个口径的虚拟面例如,要输出一个面是长方形挡光的长方形镜头,使用两个面,一个面用于设定通光口径,一个面用于挡光,两个面之间厚度为零通过设置相同的面型并在合适的位置利用求解方法使这两个面面具有相同的形状第十章报告菜单§1介绍本章提供了每个ZE__X支持的文本报告功能的详细说明其中窗口的内容可以通过选择窗口菜单中“Print”选项将其打印出来打印机可通过选择在Windows控制版面图标中“Printers”工具框所设置的当前打印机设置菜单选项允许计算时的默认参数值被改变选择此选项会在屏幕上出现特性对话框,此对话框有五个按钮确定(OK)使窗口在当前的选项下重新计算并显示数据;取消(Can__l)使所有选项恢复到对话框使用前的状态,并且不会更新窗口中的数据;保存(S__e)将当前的选项保存为默认值,然后在窗口中重新计算并显示数据;装载(Loads)装载最近保存的默认选项,但不退出对话框;复位(Reset)将选项恢复到软件出厂时的缺省状态,但不退出对话框在报告窗口中双击鼠标左键可以更新窗口,单击鼠标右键可以打开特性对话框§2表面数据(Su_____Data)目的显示表面数据设置项目描述Su_____所要显示的面的序号讨论此特性是产生一个显示表面特性数据的文本框,这些数据包括表面和单元光焦度、焦距、边厚、折射率和其它一些表面数据如果表面的玻璃材料是典型玻璃,则ZE__X将列出由典型玻璃参数计算出的每个定义波长的折射率,还列出了最适合的玻璃名称,此玻璃是在当前装载的目录下,折射率最接近典型玻璃的那种玻璃特别地,ZE__X用方差公式计算出典型玻璃与实际玻璃的折射率均方差,此数值是在波长下定义的对当前目录下的每一种玻璃都算出折射率误差,偏离RMS值最小的玻璃被认为是最适合的玻璃注意最适合的玻璃与典型玻璃有不同的V值,这是因为在模拟玻璃色散时的近似由于折射率是物理意义上的重要参数,因此折射率是选择玻璃的依据当从典型玻璃转变为实际玻璃时,同样的运算法则用来选择玻璃§3系统数据(SystemData)目的显示系统数据设置无讨论此设置是产生一个可列出与系统有关参数的文本框,如光瞳位置与大小、倍率、F/#等§4规格数据(PrescriptionData)目的它的功能是产生一列所有的表面和整个镜头系统数据它可用来打印镜头数据编辑器中的内容设置项目描述GeneralData包括F数、光瞳位置、倍率等等Su_____Data表面类型、半径、厚度、玻璃材料、半口径、表面的圆锥曲线等Su_____Detall参数EdgeThickness每个表面的x与y边厚Multi-ConfigData一个多重结构操作数表格Solves/Variables解的类型和数值、变量IndexData每个表面的各波长的折射率数据GlobalVertex每个面顶点的全局坐标和该面系统旋转矩阵ElementVolume球面光学的体积、密度和F/Numbers每一个视场和波长F的F#列表CardinalPoints主点、节点、焦点和反主点的位置列表讨论这是一个包罗万象的文本产生功能文件产生了镜头的许多详细资料,如光学特性、折射率、全局坐标、镜头体积等等它适合描述一个镜头当ZE__X计算出镜头体积时,假设表面是标准球形或平面,边缘是最接近半口径的圆形直径较小表面的边缘为大面半径的平方当计算出镜头的密度,则目录中玻璃的密度(单位克/立方厘米)可从玻璃目录中得到对梯度折射率表面,ZE__X假定玻璃的密度是
3.6克/立方厘米,这种假定有可能正确也可能不正确§5ReportGraphics4/6目的此设置产生一个可同时显示4~6幅分析图形的图形窗口此特性的主要优点是在一张纸上可打印多幅分析图形,设置报告图形窗口工作时同其它分析窗口有些不同如果从窗口菜单条中选择“Setting”选项,则将显示一个对话框,此对话框允许选择显示在窗口每个位置的图形类型,被选中的图形可以象其它窗口一样被保存为缺省值为在窗口中改变个别图形的设置,可用鼠标右键首先,显示“Unzoom”(如果图形已被缩放),然后在所需改变设置的窗口中任何地方上单击鼠标右键第十一章宏指令菜单§1编辑/运行ZPL宏指令此特性只用于ZE__X中XE和EE编辑器目的运行ZPL宏指令,此选项调用一个允许编辑、查看和执行宏指令的对话框讨论参见“ZE__X编程语言”这章中的ZPL宏指令语言此对话框对发展和调试新的宏指令十分有用,它也显示一个允许宏指令执行停止的按钮§2更新宏指令列表目的更新宏指令列表讨论此特性是更新宏指令列表自从宏指令列表上次更新后,如果加入或删除一些宏指令,更新宏指令是很必须的§3宏指令名目的列出在默认的宏指令目录下所有的ZPL宏指令单击宏指令名,它会立即执行讨论从宏指令列表中执行宏指令比从ZPL对话框中执行宏指令要快若要停止一个ZPL宏指令,按下Esc键即可第十二章扩展命令菜单§1扩展命令(Extensions)此特性只用于ZE__X中EE编辑器目的运行ZE__X扩展命令讨论参见“扩展和动态数据交换”这章中的生成ZE__X扩展命令下表描述了ZE__X提供的扩展命令扩展命令名称描述ARR-DEMO产生一个当前镜头的光线追迹表,这个实例程序包括源代码和用于光线追迹命令的用法解释DDE-DEMO产生一个光线和系统数据的文本列表,这个实例包括源代码和用于DDE特性的解释ISO-DRAW为单透镜和胶合透镜产生符合10110标准兼容镜头图PHASPLOT产生一个表示二元光学零件的位相和位相倒数示意图,该示意图表示该面半径上的相位分布SA__ALC为非共轴系统表面产生一个矢高数据列表TRANPLOT计算各波长的透过率§2更新扩展命令列表目的更新扩展命令列表讨论此特性是更新扩展命令列表,自从扩展命令列表上次更新后,如果加入或删除一些扩展命令,更新扩展命令是很必须的任何新的扩展必须放在\Extend目录下§3扩展命令名目的列出在\ZE__X\Extend目录下所有的ZE__X扩展命令单击扩展命令名,它会立即执行讨论详细的参见“扩展和动态数据交换”这章的产生和执行ZE__X扩展命令第十三章表面类型§1简介ZE__X模拟了许多种类型的光学元件包括常规的球面玻璃表面,正非球面,环带,柱面等ZE__X还可以模拟诸如衍射光栅、“薄”透镜、二元光学、菲涅耳透镜、全息元件之类的元件因为ZE__X支持大量的表面类型,用常用的电子表格形式安排用户界面就比较困难例如,对于一个没有发生衍射的表面,开辟“衍射阶数”一列就没什么必要为了使用户界面尽可能不显得乱,ZE__X使用了不同的类型界面以便指出定义某一种类型的表面时,需要哪一些数据§2参数数据一个标准的表面可以是一个紧随着一均匀介质(如空气,反射镜或玻璃)的平面、球面或圆锥非球面所要求的参数仅仅是半径(半径也可以是无穷大,使之成为一个平面),厚度,圆锥系数(缺省值为0,表示是球面),和玻璃类型的名字其他的表面类型除使用一些其他值外,同样使用这些基本数据例如,“偶次非球面”表面就是使用所有的“标准”列数据再加上八个附加值,这些附加值是用来描述多项式的系数的这八个附加值被称为参数,且被称为参数1,参数2,等等要理解的参数值的最重要特性是它们的意思会随着所选择的表面类型的不同而改变意思例如,“偶次非球面”表面类型用参数1来指定非球面近轴抛物线项的系数,而“近轴”面则用参数1来指定表面焦距两个表面同样使用参数1,但用途却不同,因为这两个表面类型永远不会同时在同一个面上使用数据存储的共享性简化了ZE__X界面,也减少了运行程序时所要求的总内存但由于你必须去记每一个参数的作用,是否这样的共享反而会使ZE__X用起来变得麻烦呢?回答是否定的,因为ZE__X始终掌握着你所定义的每一面上的每一个参数代表什么的记录当你将一个表面从“标准的”改成其他的表面类型后,ZE__X会自动改变参数列的列头以使你知道你对表面上的每一个参数作了什么改动所有需要你做的只是在正确的格子中键入适当的数据当你将光标从一个格子__到另一个时,列头会一直显示该格是用来作什么的如果当前的面并没有使用参数列,列头会显示“Unused”和列序数要获得更多的有关镜片数据编辑的信息,参考“编辑菜单”一章§3特别数据ZE__X-EE支持无法只用八个参数值来描述的表面例如,二元光学1(“binaryoptic1”)表面类型除了要求具有八个参数外,还要有200个附加的数字才能表示这将要求一张很大的电子表格,因此对于特别数据,采用的是一种__的编辑但是,在概念上并没有区别特别数据值也是各种表面类型所共享的,并且也随着所选表面类型的不同而改变其含义在“特别数据编辑(ExtraDataEditor)”中的列头同样也随着光标的一格格地__而改变参考“编辑”一章可得到有关特别数据编辑的详细信息§4表面类型概要ZE__X模拟平面,球面和圆锥面,所有这些表面类型都集中在标准面形目录下双击“Su_____Type”列,可选择其他的表面模型一个弹出式屏幕会将所有可用的表面类型全部列出除了标准表面以外,ZE__X还支持多种不同类型的表面§
4.1用户自定义表面不管ZE__X加入了多少表面,总是会有那么一些时候需要另外一种表面类型来解决一个特殊的设计,造型或兼容问题如果一个问题所需要的表面类型ZE__X中还没有,用“用户自定义”表面加进新的表面类型是相当简单的,这在本章的最后会有描述用户自定义表面的方法是编写定义形状、光路追迹和其他有关表面特性的软件,然后将此软件动态地链接到ZE__X中如果你需要一种自定义表面类型,但你又没有自己编写软件的愿望或能力,请与FSI公司____一种客户表面以满足你的要求FSI公司在__光路追迹算术方面有着相当的经验,通常只需要一点点的费用在很短的时间内就可编写出用户自定义表面代码§
4.2内含表面ZE__X中所建立的内含表面类型摘要可由下表给出有SE,XE和EE标志的各列表示了可在ZE__X三种版本中的应用可能性Y代表可能N代表不可能表面类型摘要表面类型描述SEXEEE标准面包括平面,球面和圆锥面YYY偶次非球面标准面加上非球面多项式YYY奇次非球面标准面加上非球面多项式YYY近轴面薄透镜表面,有理想特性YYY近轴XYX,Y轴有不同规格的薄透镜YYY环带圆锥曲面和非球面环形面和柱面YYY双圆锥曲面X和Y轴有__的圆锥系数的非球面YYY环形光栅锥形环带上的规则光栅YYY立方样条8个点上旋转对称YYYⅠ型全息面两点光学构造全息面YYYⅡ型全息面两点光学构造全息面YYY坐标断点允许旋转和偏心YYY多项式8次多项式在X和Y轴上的扩充YYY菲涅耳面有折光能力的平面表面YYYABCD面用ABCD矩阵模拟“黑匣子”YYY另类面选择另一个解的标准面YYY衍射光栅面在标准面上刻有规则光栅YYY共轭面定义使两个点上具有理想成像的面YYY倾斜面定义一个不改变坐标系统的倾斜面YYY不规则面一个具有偏心,倾斜和其他变形的标准面YYY梯度折射率面1有径向折射梯度的介质表面NYY梯度折射率面2有径向折射梯度的介质表面NYY梯度折射率面3有径向和轴向折射梯度的介质表面NYY梯度折射率面4X,Y,Z方向有不同折射梯度的介质表面NYY梯度折射率面5具有色散模拟的有径向和轴向折射梯度的介质表面NYYY梯度折射率面6Gra___ntLens公司色散模拟的有径向折射梯度的介质表面NYYY梯度折射率面7球形梯度折射率模型NYYY梯度折射率面TM有色散模拟的轴向梯度折射率的介质表面NYYY梯度折射率面9有NSGSELFOC透镜色散模拟的径向梯度折射率的介质表面NYYY梯度折射率面10有色散模拟的Y梯度折射率介质表面NYY泽尼克矢高面用36个泽尼克多项式定义矢高NNY表面类型描述SEXEEE泽尼克相位面用36个泽尼克标准多项式定义位相NNY扩展多项式面用1__项多项式扩展定义矢高NNY二元光学面1用1__项多项式定义相位NNY二元光学面2用径向多项式定义相位NNY扩展立方槽旋转对称最多可适合198个点NNY扩展非球面用户自定义的径向多项式定义矢高NNY扩展的奇次非球面用户自定义径向的奇次幂表示NNYVLS光栅光栅表面的刻条间隔可变NNY椭圆光栅有非球面项的椭圆光栅NNY超级圆锥曲面有快速收敛的超级圆锥非球面NNY扩展的菲涅尔面在多项式面上的多项式菲涅尔面NNY网格矢高面表面形状用网格点描述NNY网格相位面表面相位用网格点描述NNY广义的菲涅尔面在非球面的基底上用XY多项式表示的菲涅尔面NNY周期面圆锥形面NNY环状全息面在环状基底上用两点光学构造全息面NNYJONES矩阵面校正偏振状态的JONES矩阵NNY大气折射面通过地球大气时所产生的折射NNY环带平面用深度可变的环带构成的菲涅尔平板NNY用户自定义面用任一用户自定义的函数来描述折射、反射、衍射、透射或表面的梯度折射性质的广义面NNY§5标准面最常用的光学表面是球面球面的中心落在当前的光轴上,顶点也在当前的轴上位置ZE__X将平面看作是球面的一种情形(半径为无穷大的球面),圆锥面也是一种特殊的球面标准面的子午或者说z坐标,由下式给出其中,c为曲率(半径所对应的),r是以透镜长度单位为单位的径向坐标,k为圆锥系数圆锥系数对于双曲线小于–1,对于抛物线为–1,对于椭圆为–1到0之间,对于球面为0可参考“简介”一章所提供的任何一本参考书标准面不用任何的参数值几个简便的公式可将椭圆面的长半轴和短半轴长度转化为半径和圆锥系数,如果a是长半轴长度,b是短半轴长度,则有§6偶次非球面旋转对称多项式非球面用关于球面(或用锥形描述的非球面)的偏移量的多项式来表示偶次非球面模型只用径向坐标的偶次幂来描述非球面模型使用基本的曲率半径和圆锥曲面表面的矢高由下式给出注意八个系数都是有单位的,提供给电子表格的系数仅仅是数字ZE__X按要求计算r,以追迹通过表面的光线这八个系数在相应的参数格中输入,如下表所示偶次非球面模型通常用来描述施密特望远镜的校正板上偶次非球面表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数812345678§7奇次非球面奇次非球面模型偏离与偶次非球面类似,不同点在于它同时使用的奇次幂和偶次幂这个名字容易令人误解,但不管怎样,对于由该模型所得的不寻常的形状来说,却是很恰当的其矢高由下式给出注意八个系数都是有单位的,提供给电子表格的系数仅仅是其数字ZE__X按要求计算r,以追迹通过表面的光线这八个系数在相应的参数格中输入,如下表所示ZE__X追迹通过表面的光线,并按照要求计算奇次非球面模型可以用来产生锥形表面,称为轴上锥面对于用奇次非球面构建的轴上锥面模型,可参考“高级课题”一章奇次非球面表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数812345678§8近轴表面近轴面用作理想薄透镜近轴表面在分析和优化那些输出为平行光的系统时非常有用模拟无焦点系统可通过在像平面前放置一个近轴面来实现,并将近轴面的厚度(到像平面的距离)设为与焦距相同如果焦距定为1米,那么所有的以微米为单位的像差数据(如光线图)可被看成是以微弧度为单位在模拟近轴面时有一个必须的参数为焦距尽管近轴模型面支持系统在折射率不为1的介质内成像,此焦距也应该是在空气中(折射率为1)测量所得近轴表面形状为平面近轴面的参数定义参数1参数2-8焦距未被使用§9近轴XY表面近轴XY表面类型与近轴表面类似,不同点是其光学光焦度可在X,Y方向__指定因此这种表面可被用作近轴圆柱形或环形镜片定义近轴XY表面时需要提供两个参数X屈光度,Y屈光度近轴XY表面形状为平面近轴面的参数定义参数1参数2参数3-8X屈光度Y屈光度未被使用§10环形表面环形表面的形成是通过定义一个Y-Z平面的曲率,然后将此曲率绕一条平行于Y轴并与Z轴相交的轴线旋转环形的定义用到一个Y-Z平面的基本曲率半径,以及一个圆锥系数和多项式非球面系数Y-Z平面的曲线由下式得到此曲线与偶次非球面矢高公式很接近,只不过省略了十六阶的那一项,而且坐标表达式为y,而不是r然后曲率绕一个离顶点为R的轴线轴旋转距离R指的是旋转半径,可以是正的,也可以是负的在Y-Z面上的曲率半径由与标准面相同的电子表格编辑中的同一列指定旋转半径在第1列参数设定模拟一个X方向上为平面的柱形镜片,可输入一个很大的旋转半径,也可只输入0,ZE__X会把它当作无穷大半径注意如果Y-Z半径被设为无穷大,可以用来描述一个只在X方向上有光焦度,而Y方向上没有光焦度的表面,因此,柱面可按任何一个方向定位其他的列用来输入如下表所指定的可选非球面系数,如果X方向上要求有非球面系数,则先将带有两个坐标断点面绕环面旋转,再绕Z轴旋转如果在X和Y方向上要求有不同的非球面,参考本章中提到的“双圆锥曲面”,“多项式”和“扩展多项式”表面环形表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8旋转半径1234567§11双圆锥表面双圆锥表面与环形表面类似,不同点在于X和Y方向的圆锥系数和基本半径有可能不同双圆锥表面允许对Rx,Ry,Kx和Ky直接指定矢高计算公式为其中,X方向的半径设置在参数1列如果设为0,则认为X方向的半径是无穷大双圆锥面的参数定义参数1参数2参数3-8Rxkx未被使用§12环形光栅面环形光栅面与规则环形面类似,不同点为它不支持非球面矢高,且可以在环形面上放置一个衍射光栅环形光栅的描述可通过定义一条Y-Z平面的曲线来进行,然后绕轴旋转,该旋转轴与Y轴平行,与Z轴相交环形光栅的定义需要一个Y-Z面的基本曲率半径,和一个圆锥系数Y-Z面上的曲线定义为此曲线与标准面的矢高公式类似,不同点为坐标表示用Y来表示,而不是r然后将此曲率从顶点绕一离顶点距离为R的轴旋转此距离R指的是旋转半径,其值可以是正的,也可以是负的在Y-Z面上的曲率半径由与标准面相同的电子表格编辑中的同一列指定旋转半径在第1列参数设定模拟一个X方向上扁平的柱形镜片,可输入一个大的半径变化量,也可只输入0,ZE__X会把它当作无穷大半径注意如果Y-Z半径被设为无穷大,可以用来描述一个只在X方向上有光焦度,而Y方向上没有的表面,因此,柱面可按任何一个方向定位衍射光栅用每微米的刻痕条数和衍射阶数来描述这两个值分别在参数列的第2和第3列中指定光栅的线条与X轴是平行的,当投影到一个平面时,其间隔是均匀的环形光栅面的参数定义参数1参数2参数3参数4-8旋转半径光栅刻条衍射级数未被使用§13立方样条表面立方样条表面由八个矢高来描述,这些值为顶点的子午面与表面间的距离这八个值表现了该面在1/8,2/8,直到8/8半口径处的矢高值立方样条表面是旋转对称的,与顶点的局部轴线垂直(并没有尖角),也就是说,在顶点处,有可能会是尖的或是锥形的这八个点必须全部定义虽然半口径定义有可能会超出表面的有效孔径,但不能使用其子集这是因为立方样条面配合时,偶尔会引起陡峭的曲率立方样条表面一般用来描述特殊的矫正器,照明灯和其他的非标准光学表面如果这八个点只提供了极度粗糙的采样,或者如果顶点的尖头并没有被表示出来,参考本章后面的“扩展的立方样条”表面一节方形表面会引起较粗糙的光路追迹结果一个比较通常并较为光滑的解决方案是使用网格矢高面,它不受旋转对称的限制参考本章接下去的讨论立方样条表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数81/8处的矢高2/8处的矢高3/8处的矢高4/8处的矢高5/8处的矢高6/8处的矢高7/8处的矢高8/8处的矢高§14Ⅰ型全息面Ⅰ型全息面可以用来模拟光学构造全息元件Ⅰ型全息面可以是平面,球面或圆锥面,全息元件后面的介质可以是空气或玻璃玻璃也可以是反射镜面,它表示全息元件被用作反射全息元件本身用两个不同结构点的X、Y和Z坐标,一个结构波长,和衍射阶数表示全息元件使光学偏移光路的计算由下面等式给出其中,是在光线交点处垂直于全息元件表面的单位矢量,r0是沿着第一个结构光束的单位矢量,rr是沿着第二个结构光束的单位矢量,rr′是沿着入射读出光束的单位矢量,r0′是折射光,和‘分别是结构波长和反馈波长,m是衍射阶数m=0意味着光线是没有偏离的,而m的其他整数值都表示有较高的衍射阶数这里使用的符号是从WelfordAdamHilger的《AberrationsofOpticalSystems》
(1986)这本书引用来的对全息元件进行建模要求了解其中的特性,但这已经超出了本手册的范围,建议用户在使用此特性前,参考Welford的书,或者其他的一些参考书大多数的全息元件在构成时,都用在透射和反射上全息元件用在透射上的场合比较少,那么,一般会对它的基片镀铝后用在反射上对这种特别的情况,可指定一个负的结构波长,对全息元件表面进行模拟虽然光线追迹在这种特殊情况下是正确的,光程差追迹却无法起作用ZE__X只对光程的偏差部分进行模拟,不支持其他的特性,如效率和相对透射率要获得有关光线在全息元件中的追迹信息,请参考Welford的参考书两支结构光束可用点光源术语来定义点光源的X,Y和Z坐标,是以全息面顶点的坐标为原点来定义的,其单位为当前系统的单位(毫米,分米等)ZE__X在光线和表面的交点上,用局部坐标数据和结构点数据为两支结构光束计算单位矢量结构波长总是以微米为单位Ⅰ型全息表面假定两支结构光束从特定的结构点发散,因为结构光束的可逆性,它等同于两支结构光束向结构点会聚的场合有些全息元件制作方法要求一束光发散,另一束光会聚可参考“Ⅱ型全息面”以获取有关此后一种类型的全息元件的信息Ⅰ型全息面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8X1Y1Z1X2Y2Z2’M§15Ⅱ型全息面Ⅱ型全息面与Ⅰ型全息面非常相似关键的不同点是Ⅰ型全息面假定两支结构光束同样从结构点发散或向结构点会聚,Ⅱ型全息面则假定一束光向一个结构点会聚,另一束从另一个结构点发散由于可逆性,哪一束是光束1,哪一束是光束2并不重要,Ⅱ型全息面的参数与Ⅰ型全息面是相同的§16坐标断点表面坐标断点表面根据当前的系统用来定义一个新的坐标系统,对于光线追迹目的来说,一般都将它认为是一个虚拟的面描述这个新的坐标系统的参数有六个x-偏心,y-偏心,绕x轴的倾斜,绕y轴的倾斜,绕z轴的倾斜,此外还有一个表示倾斜和偏心次序的标记坐标断点只与当前坐标系有关,而与极坐标无关这种非常普通而有用的表面有着许多理想特性,但在使用时需要一点实践经验在“教程”一章中有关于坐标断点的使用使一个或一组表面倾斜或偏心的唯一方法,是用坐标断点表面在使用坐标断点时,有一个非常重要的事必须考虑到偏心和倾斜的次序!如果将“次序”标志设为0,ZE__X先在X方向偏心,然后是Y(因为这两个坐标是正交的,所以它们的顺序无关紧要)然后ZE__X绕当前的局部X轴倾斜注意,绕X轴旋转会改变Y和Z轴的方向然后绕新的Y轴旋转,改变X和Z轴的方向最后,再绕所得的Z轴旋转如果“次序”标志为其他不为0的值(比如说1),那么先以Z,Y,X的顺序进行倾斜,然后再进行偏心“次序”标志是非常有用的,因为单个的坐标断点可撤消原先的坐标断点,即使对倾斜和偏心的组合也是一样坐标断点起到的作用相当于是经过了偏心和倾斜后,以新的坐标系定向的平面但是,此表面并不画出来,且不能用来定义两个介质的边界,其玻璃类型一定要跟前面一个面相同ZE__X会显示一个“-”标记作为玻璃名字,意思是指出此处不能输入玻璃类型坐标断点本身永远不可能是反射镜面,一个物面也不可能是坐标断点坐标旋转用一系列的三维旋转矩阵来描述(如果“次序”标志为0)坐标断点表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7-8偏心X偏心Y绕X的倾斜绕Y的倾斜绕Z的倾斜次序未被使用§17多项式表面非旋转对称多项式非球面表面简称为“多项式面”在这种表面类型中用不到基本的曲率半径和圆锥系数多项式表面的矢高由下式给出这种表面模型可用来描述“土豆片”表面和一些合成非球面它也可用在更广义的表面上,参考本章下面所述的“扩展多项式表面”多项式表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8γ1γ2γ3γ4γ5γ6γ7γ8§18菲涅耳表面菲涅耳表面模型用来模拟那些为了得到球面(或可选非球面)轮廓而被小范围(对于非平面的菲涅耳表面,可参考扩展菲涅耳面类型的描述)蚀刻的平直面所截取的表面由计算入射光和平面的交点得到一旦平面的交点被确定,对于折射到下一个介质时的目的来说,表面就可被看作是球面(或非球面)但这只是一个真正的菲涅耳透镜的近似值真正的菲涅耳透镜有凹槽,它有可能会改变实际的交点这里所使用的模型可足够模拟有很小的凹槽的菲涅耳透镜(即与孔径相比,凹槽非常浅)但对某些特别的菲涅耳透镜,如那些用于照明灯塔上的菲涅耳透镜,模拟得并不好菲涅耳面的曲率半径和圆锥系数,如果有的话,是以和标准表面一样的方式指定的其他参数值实际上也与偶次非球面模型是一样的非球面多项式中可以有16次方菲涅耳表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8α1α2α3α4α5α6α7α8§19ABCD矩阵ABCD矩阵为“黑匣子”光学系统提供了一种有力的模拟方式如果你有一个透镜(或一个完整的光学系统),它只是你所要模拟的一小部分,而且你没有此单独元件的有效数据,你仍然可以将它的性能模拟到一阶你只需要知道主面的位置和其一阶特性,如焦距和有效的透射距离ABCD矩阵接受八个参数Ax,Bx,Cx,Dx,Ay,By,Cy,和Dy这些参数用来组成两个2乘2矩阵(一个是在X方向上的,另一个是在Y方向上的),使得当光线穿过表面时改变方向出射光与入射光有关,其关系为Y方向上与此式相似参考Hecht,《Optics》可得到有关矩阵光学的细节用这种方式可以模拟大量的光学元件,其中包括薄透镜,厚透镜,柱面,甚至是梯度折射率介质但是,因为用没有一种可信的方法可以计算光线经过一个ABCD表面的相位,如果在镜头中存在一个ABCD表面,则任何计算,只要涉及光程差数据,如OPD图,MTF,和泽尼克系数等,都是不被支持的ABCD表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8AxBxCxDxAyByCyDy§20另类面在追迹一条光线到下一个球形光学表面时求解该光线和表面的交点问题上存在着两个解,ZE__X在大多数情况下能选择正确的解决方案但是,在某些特定的系统,也就是所谓的“奇异”光线实际与该球面的交点采用的是另一个解,即“变异”解奇异光线常常会在擦边反射后出现,光线依旧沿着它自己的方向前进(Z方向的光线矢量不改变符号)变异表面模型与标准表面模型除了使用变异的解决方法外,是完全一样的当使用了变异表面后,ZE__X可能不能正确地计算光程差§21衍射光栅表面衍射光栅表面可用来模拟直线形的光栅光栅的线条与局部X轴平行通过使用一个在光栅表面前和后的坐标断点表面,可以模拟其他方向的情形对于一个平面光栅,到光栅上的光线产生折射,并遵循以下的等式其中d是光栅间隔(一般都以微米为单位),2是折射角,1是入射角,M是衍射级数,是波长(一般都以微米为单位),n1和n2是光栅前和光栅后的折射率,T是以每微米线对数为单位的光栅周期注意所提到的M的符号,是完全任意的ZE__X一般用周期T的方式来定义(线对/微米),而不用间距d(微米/线对)来表示光栅表面可以是平面、球面或圆锥面;光栅前的介质,和光栅本身一样,可以是空气,玻璃,“MIRROR”或任何其他可用的玻璃类型光栅用以线对/微米(与系统单位无关)为单位的光栅刻条Y方向的间隔和衍射级次来描述ZE__X只将光栅模拟为光程偏离的扩展其他的特性,如效率和相对透过率,是不被支持的如果光栅间隔太小(或T太大)以致于不能符合光栅条件,则会显示“Raymissedsu_____”的错误信息衍射光栅表面的参数定义参数1参数2参数3-8每微米光栅条数衍射级数未被使用§22共轭面共轭面是由两个用户指定的点定义的ZE____是用表面顶点作为参考点,这两个定义共轭面的点被规定为要以该顶点作为参考点共轭面上,一个点对另一个点的成像永远是理想的,就象假定这个面是一个反射镜面虽然共轭面可以是任何介质类型的,将它假想成是由其反射特性定义出来的是较有用的如果两个点的Z坐标都为正或都为负,那么从一个点到另一个点所成的像是实像这种情况下,其中一个点到面上的任意一点的距离,加上从面上该任意点到第二个点的距离,对于面上的所有点都是常量一个附加的条件是这个面必须唯一此面必须通过局部坐标系统的顶点如果表面是反射的,则其中的一个点是另一个点的共轭点,因此叫共轭如果Z1和Z2同号,则共轭面是由两个满足下式条件的点产生的注意此面必须与点(0,0,0)相交用这种模型,可得到好几种表面类型比如,将X,Y方向的值设为0,两个Z方向的值都设为球面的半径,就可以得到一个球面;为X或Y值指定非0值可以得到任意方向的椭圆如果Z1和Z2不同号,则一个点对另一个点所成的像是虚的这种情况下,一点到面上的任意一点的距离,减去该任意点到另一点的距离,对于该面上的任何一点都是常量和成实像时一样,此面必须穿过局部坐标系统的顶点如果Z1和Z2异号,则共轭面是由两个满足下式条件的点产生的注意此面必须与点(0,0,0)相交用这种模型,可得到好几种表面类型比如,设定X和Y方向的值为0,两个Z方向的值为正值,可得到双曲线;如果Z值相等但不同号,则得到一个平面在参数列中指定了两个结构点的坐标,如下表所示Z1和Z2的值都不能为0共轭面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7x1y1z1x2y2z2未被使用§23倾斜表面倾斜表面只是一个简单的平面,有着一个关于X和Y轴的倾斜角用平面和X,Y轴的子午夹角就可以很容易地定义该表面倾斜表面用前两个参数来定义关于X和Y的子午夹角这种表面对于实现倾斜的物和像面,以及倾斜的棱柱表面是非常有用的但它不能用来实现折叠镜面,需要时可用坐标断点面来代替倾斜表面的参数定义参数1参数2参数3tanθxtanθy未被使用§24不规则表面不规则表面是一种标准表面形状(平面,球面或圆锥面)上有附加的偏心,倾斜,球差,像散和彗差等非球面偏差这种表面类型主要用在模拟标准形状表面的不规则时的公差计算上表面矢高公式为其中且r__x是镜头的最大孔径半径,由表面的半口径值指定系数Zs,Za和Zc分别代表最大孔径处的球差,像散和彗差的总和,单位是透镜长度单位像散和彗差沿着一条关于Y轴有一个夹角的直线(夹角单位为度)前面公式中X和Y轴坐标是在一个有X偏心,Y偏心,X倾斜和Y倾斜的偏心倾斜坐标系统中的偏心的单位为透镜长度单位,倾斜的单位为度倾斜和偏心值的工作方式就象本章定义的坐标断点表面一样,但是,倾斜和偏心在光线经过表面后是分开的光线追迹所依据的算法为表面先关于X轴进行偏心、倾斜,然后再关于Y轴进行偏心倾斜光线追迹到这个表面表面关于Y消除倾斜,再关于X消除倾斜,然后再消除偏心不规则表面用前7个参数定义偏心,倾斜和Z系数,而第8个参数定义角度除了倾斜角度是以度为单位,所有的系数的单位都是透镜长度单位参考“公差”一章可得到关于如何使用不规则表面的细节不规则表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8偏心X偏心YX倾斜Y倾斜ZsZaZcθ§25梯度折射率1表面此特性只用在ZE__X的XE和EE版本中如果介质的折射率可由下式表示其中,r2=x2+y2,则这种介质可用来模拟梯度折射率表面1它要求3个参数最大步长尺寸t,基本折射率n0,和二次系数nr2注意nr2是有单位的关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论最大步长尺寸t是光线追迹速度和准确度计算的一种折中所要求的实际值取决于系统的数字孔径和系数的大小决定一个合适的步长尺寸,首先从一个很大的值(和表面的厚度同一数量级)开始,然后执行点列图计算注意点列图的均方根RMS值现在步长尺寸减小一半如果点列图的均方根RMS值以不到一个百分点的幅度改变尺寸,新的步长尺寸就有可能是足够小的了否则,就需要再减小步长最后的设计状态,你也许想再次减小步长使用太小的步长尺寸会不必要地减慢光线追迹的速度,而却不能提高准确度OPD追迹时光线收敛速度通常会比光线追迹时慢,因此当检查OPD图时你也许想重复以上的过程随着设计进展,应该偶尔检查以确信步长尺寸,以保证它是合适的GRIN面后的表面的限制光线追迹通过一个梯度折射率介质时要求反复迭代,以决定经过梯度折射率介质表面的光线交点因此,不是所有的表面类型都可以跟在梯度折射率表面类型后如果跟在梯度折射率表面类型后的面不被支持,会显示一条信息指出该错误根据需要用户在GRIN表面后可以加入一个支持该表面类型的补充面,可与FSI__,以得到有关细节梯度折射率1表面的参数定义参数1参数2参数3参数4-8tn0nr2未被使用§26梯度折射率2表面此特性只用在ZE__X的XE和EE版本中如果介质的折射率可由下式表示其中,r2=x2+y2,则这种介质可用来模拟梯度折射率表面2它要求8个参数最大步长尺寸t,基本折射率平方n0,和其他的六个上面公式中的系数注意其中有些系数是有单位的大多数径向的GRIN介质可通过代入由制造商提供的系数后,用上述公式来描述最大步长尺寸t决定了光线追迹速度和准确度计算的一种折中参考本节中“梯度折射率表面1”的“关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论”可得到有关细节也可参考“GRIN面后的表面的约束”的讨论梯度折射率2表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8tn0nr2nr4nr6nr8nr10nr12§27梯度折射率3表面此特性只用在ZE__X的XE和EE版本中如果介质的折射率可由下式表示其中,r2=x2+y2,则这种介质可用来模拟梯度折射率表面3它要求8个参数最大步长尺寸t,基本折射率n0,和其他的六个上面公式中的系数注意其中有些系数是有单位的最大步长尺寸t决定了光线追迹速度和准确度计算的一种折中参考本节中“梯度折射率表面1”的“关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论”可得到有关细节也可参考“GRIN面后的表面的约束”的讨论梯度折射率3表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8tn0nr2nr4nr6nz1nz2nz3§28梯度折射率4表面此特性只适用于ZE__X的XE和EE版本如果介质的折射率可由下式表示其中,r2=x2+y2,则这种介质可用来模拟梯度折射率表面4它要求8个参数最大步长尺寸t,基本折射率n0,和其他的六个上面公式中的系数注意其中有些系数是有单位的这种特别的GRIN模型对于有柱面光焦度的梯度折射率的光学系统是很有用的同样,如果你有有效的数据计算系数,它对于模拟光学元件中的折射率的热梯度也是很有用的当进行近轴光线追迹时,忽略横向的线性项nx1和ny1最大步长尺寸t决定了光线追迹速度和准确度计算的一种折中参考本节中“梯度折射率表面1”的“关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论”可得到有关细节也可参考“GRIN面后的表面的约束”的讨论梯度折射率4表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8tn0nx1nx2ny1ny2nz1nz2§29梯度折射率5表面此特性只适用于ZE__X的XE和EE版本如果介质的折射率可由下式表示其中,r2=x2+y2,则这种介质可用来模拟梯度折射率表面5它要求8个参数最大步长尺寸t,基本折射率n0,和其他的六个上面公式中的系数注意其中有些系数是有单位的梯度折射率表面5的重要特性是它可以模拟介质的色散特性色散数据是用户自定义的,存储在一个文件名为SGRIN.DAT的ASCII码文件里下面有对SGRIN.DAT文件的格式的简短说明介质的名称在梯度折射率表面5类型的玻璃列中输入如果玻璃列是空的,那么离散影响可被忽略为了进行光线追迹,ZE__X首先用上面的nref公式计算一个“参考”波长处的折射率然后,任何波长处的折射率用下列方法(基于Sellmeier公式的一个广义扩展)计算系数Kij和Lij定义介质的色散,而由参数2-8指定的梯度折射率系数(参考下表)定义参考波长处的梯度折射率这种非常常见的色散模拟允许一个很宽的波长段里几乎所有任意的梯度折射率色散为了得到更准确的模拟,参数K___X和L___X可以小到1项,或多到8项色散数据被存储在\GLASSCAT目录下的ASCII文件SGRIN.DAT中SGRIN.DAT文件包含由10行一组组成的块文件格式有着下列的结构__TERIALNAMEMIN_W__ELENGTH__X_W__ELENGTHREF_W__ELENGTHK___XL___XK11K12K
13...K1K___XK21K22K
23...K2K___XK31K32K
33...K3K___XL11L12L
13...L1L___XL21L22L
23...L2L___XL31L32L
33...L3L___X复合的介质可以用同样的文件来定义,只要在其后附加这种10行组成的块就行了,且其间不允许有空行所提供的文件SGRIN.DAT包含了描述由LightPath技术所提供的同样的梯度折射率的介质最大步长尺寸t决定了光线追迹速度和准确度计算的一种折中参考本节中“梯度折射率表面1”的“关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论”可得到有关细节也可参考“GRIN面后的表面的约束”的讨论梯度折射率5表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8tn0nr2nr4nz1nz2nz3nz4§30梯度折射率表面6此特性只适用于ZE__X的XE和EE版本梯度折射率表面6有下式关系n=n00+n10r2+n20r4梯度折射率表面6和梯度折射率表面1的不同点在于梯度折射率表面6使用色散公式来自动地计算n
00、n10和n20,而不是用从透镜数据编辑窗口得来的n00的值从下式得到对于n10和n20有相等的表达式(但是其中的A,B,C和D有不同的值),此表达式中用纳米作为的单位,而不是用微米色散数据是用户自定义的,并存在一个名为GLC.DAT的ASCII文件中GLC.DAT文件包含由13行一组组成的块文件的第1行为介质的名字,可以是任何少于10个字母长度的名称(没有空格或引用之类的特征)接下去的12行分别为n
00、n10和n20中用到的A,B,C和D的值在块与块之间不允许有空行ZE__X最多能在GLC.DAT文件中读出25种不同介质的数据在原有的GLC.DAT文件中的色散数据是由纽约罗切斯特梯度折射率公司(GLC)所提供的,____
(716)235-2620想获得有关介质的详细特性,请与GLC__不是所有GLC所提供的介质都包括在GLC.DAT文件中下列介质是被包括进去的ARS10,ARS20,ARS27和ARS31使用梯度折射率6表面介质,只要简单地将表面类型改为梯度折射率6,然后在LDE窗口的玻璃列中输入正确的介质名称最大步长尺寸t决定了光线追迹速度和准确度计算的一种折中参考本节中“梯度折射率表面1”的“关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论”可得到有关细节也可参考“GRIN面后的表面的约束”的讨论梯度折射率6表面的参数定义参数1参数2-8t未被使用§31梯度折射率表面7此特性只适用于ZE__X的XE和EE版本梯度折射率表面7表面有旋转对称的梯度折射率特征折射率关系如下n=n0+r–R+r–R2其中,坐标X,Y和Z为通常的关于顶点子午面的坐标系统,R是顶点处测量的等折射率面的半径等折射率面是球形的,以点z=R为中心起始折射率n0,是在表面的顶点处测量的,而不是在等折射率面中心要求有5个参数最大步长尺寸t,基本折射率n0,R、和注意其中有些系数是有单位的等折射率面半径R可以单独指定,与透镜前面或后面的曲率半径无关但是,如果R为0,则ZE__X假定等折射率面和前面的曲率半径是相等的最大步长尺寸Δt应兼顾光线追迹速度和准确度而决定参考本章中“梯度折射率表面1”的“关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论”可得到有关细节也可参考“GRIN面后的表面的约束”的讨论Gra___nt7表面的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6-8Δtn0R未被使用§32梯度折射率表面GradiumTM此特性只适用于ZE__X的XE和EE版本此种表面类型模拟LightPathTechnologies公司的梯度折射率材料毛坯库里备有的透镜毛坯具有一种轴上的梯度折射率特性,该特性描述了一个作为玻璃毛坯内轴上位置的函数的参考折射率定义透镜时的所有的要求就是定义透镜在毛坯内的起始点位置,库存毛坯特性函数的名字,当然还有半径和厚度Gradium表面有一个梯度折射率特性函数,是用以下的多项式形式描述的z坐标是从表面前顶点的距离,z__x是空白的最大z坐标,z值为沿着特性函数的“偏置”距离不象ZE__X中大多数其他的梯度折射率玻璃模型,Gradium表面只采用固定的预先确定的轴上特性系数所要求的唯一的设计参数是偏置值z可用的特性函数在ASCII文件Profile.DAT中定义参考“分析菜单”一章中的____ysis,Gra___ntindex,GradiumProfile特性,有关于可用特性函数的列表文件格式是一系列的由13行数据组成的块,定义如下PROFILE_NAMEGLASS_FAMILY__X_Zn0n
1...n11每一块的数据以特性函数的名字开始,可以是任何可用的少于10个的ASCII字符在同一行,紧跟着是玻璃家族名称,它必须是gra___nt5表面类型一节中描述的SGRIN.DAT中定义的梯度折射率介质玻璃家族名称定义特性函数描述的参考波长这一行最后的一项是毛坯的最大z坐标跟着是12个多项式系数,从n0到n11当ZE__X执行光线追迹时,表面可以是负的局部z坐标被计算然后加上偏置值以决定特性函数中坐标在哪里通常,所得的值都是正的,小于或等于最大z,否则,会产生错误(参考下面有关“Capping”的讨论)然后估计参考折射率一旦参考折射率被计算出来,波长处的折射率计算好了,追迹处的波长也就计算好了,使用的技巧就是gra___nt5su_____中所描述的前顶点处的参考波长折射率显示为参数3,此值可以在LDE窗口中改变当一个新的值输入后,ZE__X计算合适的z以产生指定的参考折射率但是,z值是一个很重要的参考折射率的显示只为了方便,且不能被设为变量或一个多结构操作数注意参考折射率指的是参考波长上顶点处的折射率,而参考波长是指在玻璃家族的定义文件SGRIN.DAT中定义的波长它可以不是主波长GRADIUM表面模型还支持4个附加的参数,是为用于公差而设计的偏心X,偏心Y,倾斜X和倾斜Y这四个条件模拟轴上不完全居中也不完全于局部Z轴平行的gran___nt公差条件通过重定义坐标轴Z修正轴上的特性函数,具体如下z=txx–dx+tyy-dy+tzz,其中tz=[
1.0-tx2-ty2]1/2,且tx,ty,tz是指向轴向梯度轴的单位矢量的系数,dx和dy是以透镜长度计量单位为单位的profile开始处的偏心如果tx和ty都为0,则dx和dy的值就没什么问题了(因为梯度是沿着Z轴的),而tz的值为1tx和ty决定了特性函数在x和y方向的斜率,它是用来模拟梯度轴线和透镜的机械轴线之间的轴向偏离的公差的表达式是一个线性的近似,只对近近线非常小的tx和ty有效公差条件dx,dy,tx和ty当执行近轴光路追迹时被忽略通常,只有已定义的特性函数的范围才会使用但是,在某些情况下,特性函数可在一或两个方向上被扩展,以便在特性函数尾部增加附加的玻璃,它允许在厚透镜中使用gradium表面这种技术叫做“Capping”缺省时,ZE__X关掉capping,这样任何对玻璃的要求超过特性函数限制的光线追迹被标为是错误的,在最优化过程中,自动进行边缘约束为了去掉这种约束,Capping标志可以设为1,2或3缺省值0表示毛坯被限制在特性函数长度两端之内如果Capping标志是1,那么只与左边相关(右边允许超出特性函数限制)如果Capping标志是2,则只与右边相关如果Capping是3,则左、右边都不相关,且厚度和补偿可以是任何值特性函数的开始和最后处附加的材料假定是同质的玻璃,使得在特性函数的两端分别有着相同的折射率和色散此假设也许是不正确的,如果在定义的断点上有斜率的话,而事实上常常是这样的读者请与LighPathTechnologies公司__,以得到有关GradiumCapping设计的更为详细的信息最大步长尺寸决定光线追迹速度和准确度的折衷参考本章中“梯度折射面1”的“关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论”可得到有关细节也可参考“GRIN面后的表面的约束”的讨论Gradium表面的参数定义系数1系数2系数3系数4系数5系数6系数7系数8ΔtΔznrefDxDytxtyapping§33梯度折射率表面9此特性只适用于ZE__X的XE和EE版本Δ梯度折射率面9表面类型可用在模拟美国NSG的SELFOC™材料上梯度折射率面9表面的矢高或Z坐标与标准表面在X和Y方向各加上一个“倾斜”条件后是一样的其中,c是曲率(半径的倒数),r是半径坐标,以透镜长度计量单位为单位,k是锥形常量,tan和tan是X和Y上的倾斜角的正切注意这与一个倾斜的标准表面不是同一种表面形状,但当曲率非常小时,或者如果倾斜角非常小时,它们是非常接近的梯度折射率9表面有下列梯度折射率特性函数n=n0[
1.0−A/2r2]其中的A和n0是关于波长的函数A=[K0+K1/2+K1/4]2n0=B+C/2这里,波长是以微米为单位的散布数据是用户自定义的,保存在ASCII文件Selfoc.DAT中Selfoc.DAT文件由一些6行的块组成文件中的第一行是材料的名字,可以是任何小于10个字符(不包括特殊的字符如空格或引用)组成的名字,下面的5行是B,C,K0,K1和K2的值,块与块之间不允许有空行ZE__X在Selfoc.DAT文件中最高可以读出25种不同材质的数据在所提供的Selfoc.DAT文件中的散布数据是由美国NSG公司(SomersetNJ908)469-9650)提供的要获得有关材质特性的更详细信息,请与NSG公司__不过Selfoc.DAT文件中并没有包括所有NSG公司提供的材质以下是已包括在内的材质SLS-
1.0,SLS-
2.0,SLW-
1.0,SLW-
1.8,SLW-
2.0,SLW-
3.0,SLW-
4.0,和SLH-
1.8要使用梯度折射率9表面材质,只要简单地将表面类型该改为gra___nt9,然后在LDE窗口的玻璃列输入合适的材质名最大步长尺寸取决于光线追迹速度和准确度的折衷参考本节中“梯度折射率1”的“关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论”可得到有关细节也可参考“GRIN面后的表面的约束”的讨论Gra___nt9表面的参数定义参数1参数2参数3参数4-8tTantan未被使用§34梯度折射率表面10此特性只适用于ZE__X的XE和EE版本梯度折射率表面类型10可有下列梯度折射率特性函数的玻璃n=n0+ny1|y|+ny2|y2|+ny3|y3|+ny4|y4|+ny5|y5|+ny6|y6|其中的“||”符号表示的是绝对值该梯度折射率形式在平面y=0处是不连续的,且关于y=0面对称如果玻璃类型是左毛坯型的,则没有色散如果玻璃类型在玻璃列中被输入,那么它肯定是梯度折射率表面类型5中定义的GRIN5材质中的一种上面的公式为材质定义了参考波长处的折射率特性函数,在其他波长处的折射率根据GRIN5表面中的色散模式计算当执行近轴光线追迹时,忽略线性的横向条件ny1最大步长尺寸取决于光线追迹速度和准确度的折衷参考本节中“梯度折射率1”的“关于GRIN表面的最大步长尺寸的讨论”可得到有关细节也可参考“GRIN面后的表面的约束”的讨论梯度折射率表面10的参数定义参数1参数2参数3参数4参数5参数6参数7参数8tn0ny1ny2ny3ny4ny5ny6§35泽尼克边缘矢高表面此特性只适用于ZE__X的EE版本泽尼克边缘矢高表面由偶次非球面表面(支持平面、球面、锥形面和多项式非球面)加上一些附加的由泽尼克边缘系数决定的非球面条件来定义,表面矢高形式为其中N为序列中的泽尼克系数,Ai是第i个泽尼克边缘多项式的系数,r是径向的光线坐标,以透镜长度单位为单位,是归一化的径向光线坐标,以及是以角度表示的光线坐标泽尼克多项式由“分析菜单”一章的泽尼克边缘系数一节中给出的表定义ZE__X支持37种泽尼克边缘条件所有的Ai系数都是有单位的,且全部与透镜长度单位相同,如毫米或英寸系数i也是有单位的,且在“偶次非球面”表面类型一节中被定义注意泽尼克表面描述的是表面畸形,而不是直接地描述波前错误如果你有从干涉仪测量所得的以OPD的波形形式表示的泽尼克系数数据,就以泽尼克边缘相位表面来代替另外请参考泽尼克标准矢高表面的描述泽尼克边缘矢高表面的特别数据定义特别数据序号描述1项数2最大径向孔径系数由此值归一化3-39分别为泽尼克多项式1-37项的系数,以透镜长度单位为单位40未被使用项数是用来指定计算表面矢高时使用的最大泽尼克项数提供此数字只简单地为了增加光线追迹计算的速度,它会忽略超过此数字的各项例如,如果你所要使用的最大项数是泽尼克#8,然后在项数列指定9(因为泽尼克项的第一项是0,所以共有九项)最大的径向孔径是归一化半径泽尼克边缘多项式在单位圆上相交,因此最大径向孔径应该被设为半径,通过它将系数归一化泽尼克多项式在超出归一化半径时,倾向于很快地发散,因此要注意,超出此半径后,光线不会落在表面上虽然光线追迹算法可以工作,数据却不一定是对的要获得有关用泽尼克表面类型最优化的细节,参考“最优化”一章中的“优化特别数据值”有关编辑特别数据系数的细节,参考“编辑菜单”一章第十五章非序列元件介绍这部份内容仅适用于ZE__X的工程学部份连续的光学表面能很好的描述许多光学成像系统这意味着光线的追迹,通常是以对象的第一个面,第二个面,第三个面等这样严格的顺序下来的每条光线“HITS”每个面仅在这个预定的顺序里出现一次举例说明,光线在这个连续的模型里,不会从第三个面追迹到第九个面,然后再回到第一个面这个连续的模型能很简明,在数字上快速的,非常实用和完善的解决许多重要的问题然而,非连续追迹也时常用到非连续的含义是指按实际物理规则,光线在追迹过程中碰到了多样的对象和面,并且在软件的用户界面上列出的对象,没有必要是有顺序的注意,光线在非连续追迹时,可能会反复碰到同一个对象,而完全不碰到其它对象通常,光线经过物体的顺序,取决于入射光线的角度和初始位置,和对象的几何形状需要,或最少受益于非光线追迹的对象,包括小平面对象,棱镜,光管,透镜组,反射镜,菲涅尔透镜确定的分析类型,如偏离的或散射光的影响,在完全的非连续环境中是实用的一般来说,为进行连续光线追迹而提供面(甚至3D对象)的镜头设计程序,将使用相同的面模型,来实现非连续的光线追迹,光线将相交在可能顺序之外的面上在比较普通的非连续的方式中,使用面的缺点是,用来描述光学元件的面不够举例来说,透镜不仅仅只有前后两个面,还有边缘面和可能为装配而变平的外部面光线可能截取然后,在这些通常被正常连续光线追迹忽略的面上,折射或反射复合棱镜,例如潜望或屋脊棱镜,包含许多面,光线可能这些面上相交,有一个复杂的顺序,该顺序取决于光线的入射角和初始位置为了这些元件类也能被一种普通和正确的方式支持,需要使用3D立体模型来代替2D面ZE__X称这种光线追迹类型,为非连续元件类或NSC,它和非连续面或NSS是不同的ZE__X中NSC光线追迹支持下列所有功能多光源,对象和检测器的定义和放置确定能量单位,瓦特瓦特/cm^
2.光线-物体的相交顺序的自动确定反射,折射和全反射的自动测定支持大范围3D对象,包括衍射光学偏振光线追迹和任意薄膜涂层散射统计模型,包括兰伯特,高斯和哈维谢克模型(ABg模型)为有效分析而自动光线分离这一章提供了,关于建立一个NSC组,定义2D和3D对象,和通过NSC的光线追迹的信息使用NSC光线追迹的两个方法ZE__X提供了两个截然不同的使用NSC光线追迹的方法追迹光线通过一个NSC组,该组是另外一个连续系统的一部份(NCS有端口)追迹光线通过一个NSC组,该组包括所有产生影响的对象(NSC没有端口)虽然在NSC组里定义和配置对象的方法是两个相同的方法,但是,光线是如何出射的,执行什么样的分析,能量分布是怎样决定的,对于每个方法,那个系统类型是最好的模型,这些细节是相当不同的有端口NSC和没有端口NSC的内容描述如下NSC没有端口当非连续对象或对象是另外一个连续系统的一部分时,有端口的NSC是常用的最好的方法该系统的一个例子,有一个点或扩展面对象由一条光线来描绘,该光线沿着连续路径,穿过一个或多个常规透镜,然后沿非连续路径,通过一个棱镜和光管,在照亮像面之前该方法需要使用供光线进入和离开NSC组的端口端口的详细描述,请看下面的“有端口NSC光线追迹介绍”当使用端口时,NSC组内的光源和检测器是被忽略的(它们只在没有端口NSC的方式内使用)有端口NSC光源和检测器被忽略,考虑进出端口当使用分析功能时,例如光__散,点图表,MTF;只有进入和离开NSC组通过端口的光线才被考虑所有常用的连续的ZE__X系统数据,例如视场位置和孔径尺寸,决定了进入NSC组光线的属性所有常规的ZE__X分析,例如光__散,点图表,仍然是有用的(虽然取决于NSC系统属性的数据可能是无意义的)没有端口的NSC一些系统根本没有连续的路径或部份,例如,反射照明灯,复合光管,或普通的照明系统分析镜像,偏离,散射的名义上的连续系统光属性,也是有可能的,(例如照相机镜头或望远镜),通过这个方式把整个系统放置在一个非连续组内,并且在整个模型里执行非连续光线追迹这些系统和分析类型很适用于没有端口的NSC有端口NSC和没有端口之间的主要差别是光线的发射和可用的分析当使用有端口的NCS时,所有光线从对象表面的定义视场位置射出,然后光线继续追迹到NSC的入射端口光线必将经由NSC的出射端口离开,然后继续经过剩余的连续系统当使用没有端口的NSC时,则没有该限制多个任意光源可以定义和放置在NSC组内的任何地方不带端口的NSC考虑光源和检测器,忽略进出端口从NSC组内的面上射出的光线,不能通过出射端口离开,唯一可分析的是光线分布状态和能量,该分布状态和能量通过使用检测器对象决定检测器用来记录光线能量,在“无端口的NSC光线追迹介绍”一节中有描述有端口和没有端口NSC的综述3D版面,刚体结构,立体模型,和渐变模型分析功能,能同时显示从连续入射端口过来的两条光线,好像光源定义在没有端口的NSC中一样从入射端口进入的光线不影响任何NSC检测器;从NSC组中出射的光源不影响入射端口,出射端口,或在NSC组之外的任何光学定义因此这是被考虑的,虽然并不需要,当使用没有端口NSC时(你已经在你的NSC对象中定义了光源),你可以在这些设计功能中把光线数设为零,这有利于减少混乱显示多次现示在同样结构上的来自入射端口的连续光线,和非连续光线,是有用的,尤其当在偏离光分析中放置了障碍物时二者择一,这个3D设计功能是NSC所特有的,该功能仅显示在单个NSC组__义的对象和光线带端口NSC光线追迹介绍通过带端口NSC的光线追迹,按下列步骤来完成1)在透镜数据编辑里插入一个非连续元件面,这个面成为非连续组的入射端口2)非连续组的出射端口的定位,通过非连续元件表面参数来定义3)对象在联合非连续元件表面的列表中被定义4)ZE__X连续地追迹一条光线到输入端口,然后非连续在NSC组里追迹,直到光线从出射端口输出非连续元件表面有一些参数,这些参数用来决定光线将从NSC组里的哪边射出,描述如下输入端口通常情况下,非连续元件表面如平面,球面,或非球面,它们的位置被先前在透镜数据编辑器里的面所决定如果面形是圆弧面,那么允许光线越过4PI弧度角非连续表面,是一组将被非连续追迹的对象的入射端口入射端口使光线得以进入NSC组有8个参数用来定义非有序元件面出口位置X相对于入射端口的出射端口的x位置出口位置Y相对于入射端口的出射端口的Y位置出口位置Z相对于入射端口的出射端口的Z位置有关X的出口倾斜有关出射端口的局部X轴旋转有关Y的出口倾斜有关出射端口的局部Y轴旋转有关Z的出口倾斜有关出射端口的局部Z轴旋转次序如果次序的标记是零,那么上述的位置和倾斜将按上述的顺序被执行,如果标记值是除零外的其它值,那么次顺被颠倒反向光线如果标记值是零,那么ZE__X假定光线从Z的正方向离开出射端口对非连续元件实行了映射,光线从Z轴“向左”出射,那么标记值被设为一个非零值这些参数定义相对于入射端口的出射端口的位置出射端口光线通过出射端口,从NSC组中出射,出射端口用相对于入射端口坐标使用的透镜编辑器里的数据栏来定义注意到出射端口的位置和非连续面之后的面是相同的,并且它在3D空间的位置决定于非连续元件面的参数非连续面的厚度是没有用的;仅位置和倾斜的参数值是有用的在非有序面之后的面,需要一个附加的参数面的半径这个值定义了出射端口的光孔半径,当然光孔必须是圆形注意,当其它的孔形有需要时,一些附加孔可以放置在出射面上在应用了偏轴和倾斜之后,非连续元件面之后的面,在坐标系统里实行像平面一样的导向然而,面没曾画出,不能用来描述两种媒体的边界其它的玻璃类型总是和优先的面的类型相同,ZE__X将为玻璃名称显示“-”,这意味着指定的玻璃名称没有被加入到那里光线进入光线离开对象表面,用一般的连续方式通过透镜,直到遇上一个非连续元件面光线进入这元件组的有关面,非连续追迹开始在NSC里追迹光线在NSC组里,光线会碰到三种情况1)光线碰到出射端口2)光线什么也不碰到3)光线碰到组里对象的其中一个假如光线碰到出射端口,在出射端口上,光线的坐标和方向余弦被计算好了,光线又一次连续追迹通过透镜剩下的面,假如还有假如光线什么也没碰到,光线追迹终止,光线追迹程序会在之后的面上,返回一个“光线丢失”错误信息(因为光线没有碰到出射端口,该面始终是光线追迹的连续位置里的下一个面)假如光线在NSC组中碰到对象,光线将发生反射,折射,全反射,或被吸收,发生的现象取决于光线通过的对象如果光线被吸收,光线追迹被终结,并且光线丢失信息被返回,则程序结束,否则新光线的坐标和方向余弦被计算,程序将反复执行,直到下列情况之一发生1)光线碰到出射端口2)光线没有碰到对象3)光线被吸收了4)光线拦截超过100个对象如上描述的情形1,2,和3能很好的处理在情形4中,即使光线在理论上仍然能被追迹,为阻止死循环的发生,它仍然被终结这种情况下,光线追迹返回一个光线丢失出错信息光线出射当光线碰到出射端口时,光线的坐标和方向余弦在出射端口的坐标系统中被计算好了,然后光线继续追迹经过的剩余表面假如剩余面中的某个面,是另外一个非连续元件的面,那么程序将为元件重新定义那个组注意到一个NSC组里的光线不能“看到”被定义在另一个组里的对象,即使在空间里位于相同的位置;光线还是不能“看到”本NSC组之外的面没有端口NSC光线追迹的总述光线追迹,通过一组没有端口的NSC对象,由下列基本步骤完成1)一个非连续的元件面__入在透镜数据遍辑器中典型地,这是面1,因为所有在透镜编辑器里的面的数据,在被随之忽略,所以正确面的选择并不重要注意,在透镜数据编辑器中,只列出一个非连续元件表面建议只使用对象,NSC,和图像表面设置对象的厚度为
1.0(这避免了一个关于在对象上停止定位的错误信息),并且设置停止表面为表面12)非连续元件表面的参数被忽略3)光源,对象,和检测器被定义在非连续元件编辑器中不考虑输入和输出端口,当使用不带端口的NSC时,这些是被忽略的需要被定义在NSC编辑器外的数据是用于光线追迹的光波长(位于波长数据编辑器中)要用到的玻璃表(位于常用系统的数据对话框中)涂层定义(在和常用透镜有关的涂层文件内)光线进入定义一个或更多的光源,使光线进入NSC组ZE__X支持点,矩形,椭圆,用户定义,和其它光源模型每个光源由下列参数定义(也有可能是其它参数)#设计光线当创建版面结构时,定义有多少光线从光源射出#分析光线当执行分析时,定义有多少光线从光源出射出能量(瓦特)光源的能量,能量是指在定义范围内,光源的总能量波数当追迹任意光线时,要用到波数零表示多色;在波长数据编辑器内,额外定义了可任意选择的光波长注意,可以组合若干有着不同功率和波长的光源,来创建一个合适的多色光源光源可以放置在任何地方,没有限止(甚至在对象内)光线射出的同时,非连续追迹开始在NSC内追迹光线一旦进入NSC组,光线会碰到两种情况1)根本没有碰到任何对象2)碰到组中的一个对象如果光线没有碰到对象,则该光线的追迹终结如果光线通过NSC组内的一个对象,那么光线将发生反射,折射,全反射,或被吸收这取决于通过对象的属性检测光线如果光线通过一个检测器对象;透过光线的像素被计算该光线的能量使总计像素能量增加检测器可以吸收,反射,透过光线,但不能折射光线该过程反复进行,直到碰到下列情况中的一个1)光线没有碰到对象2)光线被吸收3)光线截取对象超过100个如上描述,情况1,2能很好处理对于情况3,光线理论上仍能追迹,但为了防止死循环的发生,光线追迹被终结发射光线的分析使用没有端口的NSC的关键是,由检测器对象来确定能量分布为了得到精确的能量分布结果,大量的光线都要进行追迹光线是否发射,检测器是否重置,由检测器,光线追迹/检测器来控制NSC对象ZE__X中,NSC对象类包括椭圆,三角形,矩形,球形,圆柱形,和其它基本体形复合对象,如各种棱镜,非球面透镜,环面,圆环面,和其它光学元件也都要用到反射,折射和吸收的属性取决于对象指定的材料关于反射,折射和吸收的属性的细节,请参看下面的章节每个NSC对象类在下面摘要列表中都有描述,更详细的细节请看后面的章节注意,一些基本的对象可以组合成很多复合对象请参看“对象放置”一节,以得到对象放在另外一个对象内,或和另外一个对象相邻的信息如果需要的对象类没有列出,请__FOCUSSOFTWARE技术支持,建议把新的对象类加入到ZE__X中NSC对象摘要对象名称描述环面椭圆面里有一个椭圆形的孔鞍形面一个面在X和Y方向有各自的曲率和圆锥曲线在特殊的情况下,可能有部分是球形曲线二元1次标准的透镜前一个面上有一个二元1次的相位轮廓二元1次相位轮廓是一个X-Y的多项式二元2次标准的透镜前一个面上有一个二元2次的相位轮廓二元2次相位轮廓是一个r的偶数次幂的半径多项式圆锥形圆锥的一部分通过两点来定义,r和z,它们组成一条线段,围绕局部的z轴旋转而形成圆锥形圆形管表面外形是圆柱的管状对象圆柱体圆柱形体,带有封顶衍射光栅标准的透镜,在每个面上,带有一个简单的,有固定线间隔的衍射光栅,椭圆面椭圆平面偶次非球面透镜旋转的对称透镜,前表面和后表面,为16次的非球面菲涅尔透镜真正精确的菲涅尔透镜(没有小平面),不管是放射状的还是圆柱形的,被定义在解释参数的式子中无效对象不存在的对象这是默认值,当一个新的对象__入到NSC编辑器中,使用简单,如同使用一个架子奇数非球面透镜旋转的对称透镜,前表面和后表面,为一直到12次的奇数或偶数次的非球面多边形对象用户定义的一般多边形象,是开式的或关闭式的,其中有折射,反射或吸收面,或是这些面的混合类型矩形角由三相互垂直的面组成的角矩形矩形由长和宽来定义矩形管有四个棱边的盒形物矩形屋脊矩形屋脊是由两个成直角的面相交而构成的长方体由六个面围成的体形球体一个球体标准透镜透镜对象由五个表面组成两个标准面,两条平滑倒角边,一个柱形侧边缘面标准面ZE__X标准面有着相同的外形的面(平面,球面,二次非球面,圆弧面)STL对象一般的多边形对象由STL格式定义,典型输出,在CAD程序内小面的放射形列表小面对象,由坐标绕局部z轴旋转的表格来生成这种对象类型能用来定义面或体小面的环形列表小面对象,由坐标绕平行于y轴的中心轴旋转的表格来生成这种对象类型可用来定义圆柱或环形的表面菲涅尔放射形列表平滑的菲涅尔透镜由坐标表格生成这很类似于有小面的放射形的对象列表,除了表面是光滑的,没有小面参看菲涅尔对象环形透镜圆柱和矩形的透镜其前后两面是非球面的环形面圆环面圆环面的一部分,用来定义一个面终端是开式的圆环体圆环体的一部分;如同一个面,但有封顶,而围成一个体三棱角由三个三角形组成的角三角形平面上三点确定一个三角形更多的对象,需要多样的参数说明每个对象类型需要的参数,和每个对象的详细描述如下环面环面,外形为椭圆平面,通过4个参数来定义
1、X方向的最小半宽
2、Y方向的最大半宽
3、X方向的最小半宽
4、Y方向的最小半宽环面完全位于XY平面内假如最小半宽被设置成零中间的孔就不存在了,光线通过最大半宽的每一个地方,实际上,环面此时相当于一个椭圆因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考坐标是透镜的中心鞍形面鞍形面类似于环形面,只是,X和Y方向的二次曲线常数和基本半径可能不同鞍形面允许直接指定RxRyKx和Ky鞍形面垂度,由下式给出公式中鞍形面通过9个参数来定义1在XZ平面内的基本曲率半径假如这个值为零,那么XZ内的曲率被假定为零2在YZ平面内的基本曲率半径假如这个值为零,那么YZ内的曲率被假定为零3X方向二次曲线4Y方向二次曲线5最大X孔径,这是用透镜单位表示的X半宽6最大Y孔径,这是用透镜单位表示的Y半宽7在X方向上小面的最大数,假如面边界的外形是矩形否则这是放射状小面的最大数请参阅后面的“怎样使用小面”8在X方向上小面的最大数,假如面边界的外形是矩形,否则这是放射状小面的最大数请参阅后面的“怎样使用小面”9“是否矩形?”标记假如是零,面外形是椭圆形假如为非零值,面边界为矩形生成一个圆弧面当满足下列条件时,鞍形面也能用来生成一个圆弧柱面1)Rx和Kx值被设成零2)“是否矩形?”标记被设为1(这表明,面边界是矩形)3)Kv值大于-14)最大Y孔径被设置成为负数,它的范围为0到Y的最大可能孔径值Y的最大可能孔径值由下式给出在这种特殊情况下,则生成一个圆弧柱面使用小平面明确,X/Y或“有角/放射状”小平面用于两个用途,是很重要的
1、呈递对象
2、提供光线—对象截取点的位置的“第一猜想”一条任意光线一般会通过这个对象的多个位置对于一个精确的光线追迹,反复是用来找到精确的正确截取点的手段然而,这个手段需要一个好的接近的第一猜想否则光线会会聚一个错误的方案,或者就根本不产生方案对于光线追迹,小平面表示法只是用于使光线足够接近实际面,使反复过程有效率的工作对象的真实面形被严密的模拟成光线追迹效果光线追迹的精度不受小平面的近似数的限止在反复的光线截取计算中,小平面的数值要恰到好处,只要满足呈递对象有可接受的质量和能排除错误的方案就行了过多的使用小平面会导致光线追迹变慢,它并不会提高光线截取位置和常态的精确度二元1次二元1次对象是一个标准透镜,带有一个衍射光学相位轮廓,和前一个面的二元1次面类型相类似二元1次相位轮廓在光线中增加了相位,依照下面这个多项式式中,是多项式的项数,是衍射次数,扩展多项式的系数,多项式在规格化坐标X和Y中是简单的幂级数在“表面类型”一章中的“扩展多项面”一节中有介绍系数的单位是弧度(一个波长的弧度是)参数解释1-910衍射次数M11标准半径X和Y坐标被规定为这个值这使所有的系数都使用弧度单位12最大项数13-202多项式项的系数值如果前一个面是圆弧面,这个对象可能工作不正常参看二元2次对象二元2次对象二元2次对象是一个标准透镜,带有一个衍射光学相位轮廓,和前一个面的二元2次表面类型类二元2次相位轮廓为光线增加了相位,依照下列多项表达式式中N是多项式的项数,是的幂的系数,是规定的放射状孔径的坐标的单位是弧度(一个波长的弧度是)参数解释1-9关于这些参数的信息,请参看标准棱镜描述10衍射次序M11标准半径X和Y的坐标通常规定为这个值这使得所有的系数的单位为弧度12最大项数13-202多项式的系数值如果前一个面被设成是圆弧面,该对象工作可能会不正常参看二元1次对象锥形锥形,由四个参数来定义1第一个点的Z坐标2第一个点的半径坐标3第二个点的Z坐标4第二个点的半径坐标由点定义的线段绕,Z轴转动形成圆锥的一部分这个对象可以生成环形或圆形(如果两个Z坐标是相同的)或制作一个圆柱形(如果两个半径坐标是相同的)这意味着圆锥形对环形和圆柱形对象是多余的圆锥形被用来制作简单的菲涅尔透镜因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么光线在这个对象的截取将被忽略参考坐标位于(0,0,0),用来定义圆锥形的点可以放置在相对于这个参考点的任何位置上圆柱管圆柱管是一个旋转的对称面,由三个参数来定义1前圆孔的半径2圆柱沿Z轴方向的长度3后圆孔的半径这个对象通常用来定义一个反射光管因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考坐标是前一个孔径的中心圆柱体圆柱体是一个旋转对称体,由三个参数来定义1前圆面的半径2圆柱体沿Z轴方向的长度3后圆面的半径该对象很类似于圆柱管,不同之处是,前一个面和后一个面被包含在内,组成一个封闭的体因为该对象是一个封闭的体,所以它可以使光线反射,折射,或吸收这个参考坐标是前一个圆面的中心衍射光栅衍射光栅很类似于标准透镜,只不过多四个附加参数1-9参考标准透镜的对这些参数信息的描述10前表面的每毫米的光栅条数11前表面的衍射次序12后表面的每毫米的光栅条数13后表面的衍射次数光栅假定由平行于X轴的线组成光栅密度是指沿Y方向每毫米的光栅条数;在面上向下凸出如果衍射面被设成圆弧面,该对象有可能工作不正常椭圆形椭圆形,外形椭圆形的平面,通过2个参数来定义1X方向的最大半宽2Y方向的最大半宽椭圆形完全位于XY平面内该对象是一般环面的特例因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考坐标是椭圆形的中心偶次非球面透镜偶次非球面透镜外形通过下式来定义它的垂度公式和偶次非球面是一样的,非球面透镜对象由两个这样的面组成,中间隔一定厚度整个对象外形需要24个参数来定义1最大的放射孔径2透镜中心厚度3#有角小平面4#放射状小平面5前一个面的曲率半径6前一个面的二次曲线常数k7-14前一个面的系数15后一个面的曲率半径16后一个面的二次曲线常数k17-24后一个面的系数参考坐标为前一面的中心使用小平面明确,有角和放射状小平面仅被使用在两种情况下,是很重要的1)呈递对象2)提供光线——对象截取点位置的“第一猜想”一条任意光线一般会通过这个对象的多个位置对于一个精确的光线追迹,反复是用来找到精确的正确截取点的手段然而,这个手段需要一个好的接近的第一猜想否则光线会会聚一个错误的方案,或者就根本不产生方案对于光线追迹,小平面表示法只是用于使光线足够接近实际面,这样能使反复过程能有效率地工作对象的真实面形被光线追迹效果正确的模拟光线追迹的精度不受小平面的近似数的限止在反复的光线截取计算中,小平面的数值要恰到好处,只要满足呈递对象有可接受的质量和能排除错误的方案就行了过多的使用小平面会导致光线追迹变慢,它并不会提高光线截取位置和常态的精确度对于多数偶次非球面透镜对象,使用12放射状小平面和32有角小平面,通常是足够了如果任一面是平面,那么ZE__X自动使用最少的面菲涅尔透镜该对象是一个一般的放射状的相对称菲涅尔透镜,或是一个圆柱实体菲涅尔透镜基础外形是平碟形(如果为放射状)或矩形(如果为柱形)由放射状和矩形小平面组成其基面的一个面,定义了产生光功率的菲涅尔透镜的外形由放射状小平面构成的面形,它的端点垂度表达式,和偶次非球面相同要生成一个菲涅尔透镜,每一个小平面沿着Z轴有一个恰当的偏移,所以,所有的小平面的起始于有相同的Z坐标的中心顶点这样,生成的透镜有相关的最小体积ZE__X使用下列15个参数自动生成菲涅尔小平面1放射高如果是放射对称,这是透镜的最大放射孔径如果是柱状对称,那么这是Y半高2X半宽如果是柱状对称,这是透镜的半宽如果该参数设为零,那么生成一个旋转对称透镜3+深度/-频率如果该参数是正的,那么它对应每个使用透镜单位的凹槽的深度如果为正值,那么它对应于凹槽的周期举例说明,值-
0.5产生2个凹槽/放射透镜单位如果凹槽深度是一个常量,那么凹槽的半径位置一般会改变如果凹槽的密度是常数;那么凹槽的深度一般会改变对于凹槽深度是常数的情况,ZE__X自动计算精确的半径坐标,该坐标的垂度随指定的深度而改变完成这个过程需要使用反复搜索4倾斜(度)倾斜是指静止面和Z轴有关的角度(这些静止面通常是平行于Z轴的)倾斜可以是正值或是负值倾斜角是一个很小的角,典型地被附加到菲涅尔模型内,作简单模型部分的开方5厚度使用透镜单位的菲涅尔厚度该值可以是正值或是负值但选定值的绝对值必须大于凹槽深度;否则,会生成一个不符合物理规则的菲涅尔对象,没有警告和出错信息6半径基本曲率半径这是上面的垂度表达式里的“C”的一个附加值7二次曲线上面垂度表达式中的二次曲线常数“K”8-15偶次半径的幂的系数这些系数的单位和相同,没有规范化因为该对象是一个封闭的体,它可以反射,折射,和吸收光线参考坐标是菲涅尔小平面透镜的边的中心顶点如果半径和非球面项生成负垂度值,弥补菲涅尔对象的位置是很重要的,这样整个体将位于非连续组内如果,入射端口放置在透镜外;将导致错误的光线追迹无效对象这是一个不存在的对象被使用成放置支架,或成为别的对象的参考点参考坐标是(0,0,0)奇次非球面透镜奇次非球面透镜外形由下式定义它很类似于奇次非球面(多了4个附加项)奇次非球面透镜对象由两个这样的面组成,中间隔有厚度总体对象外形由32个参数来定义1最大放射孔径值2透镜的中心厚度3#有角小平面4#放射状小平面5前一个面的曲率半径6前一个面的二次曲线常数k7-18前一个面的系数19后一个面的曲率半径20后一个面的二次曲线常数k21-32后一个面的系数参考坐标为前一面的中心多边形对象多边形对象是一个很普通的用户定义对象它可以用来定义一个开放式的多边形反射镜例如有小面的平面镜;或是某些部分反射其它部分折射或吸收的封闭的多边形多边形对象基于3D三角形的__,这个__的顶点被放置在有POB扩展名的ASCII文件里请参看下一节“定义多边形对象”顶点或多边形的总数不受固定限止POB文件名在多边形对象行的“注释”专栏里是一个参考,不带POB扩展名举一个例子,如有一个POB文件myo__ect.POB放置在O__ects文件夹里,那么把myo__ect列入在NSC编辑器里的多边形对象类行的注释专栏里参考坐标位于(0,0,0),组成对象的多边形可以放在相对于这个参考点的任意位置多边形对象需要两个参数1)比例因数所有在POB文件里的顶点都要和这个参数相乘2)一个用来显示POB文件定义的是体还是面的标记如果是“是体吗?”参数为零,那么ZE__X认为POB文件定义的是一个开放的面光线在这样一个面里要么是反射要么是吸收,折射是不允许的假如“是体吗?”参数为非零值,那么ZE__X认为POB文件定义的是一个封闭的体光线将在体里的面与面之间反射,折射,或吸收请参看“带小面对象的特殊考虑事项”一节,以得到光线追迹通过带小面对象的局限___矩形角矩形角通过一个参数来定义1)正方形的边长矩形角是由三个面相互垂直相交而得到的三个面位于正方向的XY,XZ,和YZ平面内面的尺寸是X的平方请参看“带小面对象的特殊考虑事项”一节,以得到光线追迹通过带小面对象时的局限___因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考点是三个面的交点长方形长方形是一个平坦的面,它通过两个参数来定义1)X的半宽2)Y的半宽长方形是平坦的,它完全位于XY平面内,Z坐标为零因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考点是长方形的中心矩形管矩形管通过五个参数定义1)前开面的X半宽2)前开面的Y半宽3)沿Z轴方向的管长4)后开面的X半宽5)后开面的Y半宽矩形管是一个四面盒前面和后面是开的这个对象典型的被用来作矩形光管请参看“带小面对象的特殊考虑事项”一节,以得到光线追迹通过有小面对象时的局限___因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考点是前开面的中心矩形屋脊通常通过三个参数来定义1)X半宽2)Y半宽3)两个矩形的夹角矩形屋脊是由两个成一定角度相交的矩形组成的请参看“带小面对象的特殊考虑事项”一节,以得到光线追迹通过带小面对象时的局限___因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考点是两个矩形交线的中点矩形体矩形体通过五个参数来定义1)前一个面的X半宽2)前一个面的Y半宽3)沿Z轴方向的管长4)后一个面的X半宽5)后一个面的Y半宽矩形体是一个六面体,该对象典型地是用来做成玻璃块参考点是前一个面的中心球体球体通过一个参数来定义1)球的半径该对象通常被模拟成泡状,通过在玻璃体里面放置一个球体并把材料类型设置成为空气或一个定义的玻璃名称,该玻璃描述成一种气体参考点为球体的中心标准透镜标准透镜是一个复合的对象,它意味着在3D中模拟一个透镜是由ZE__X的标准面组成的标准面可以是平面、球面、二次曲线非球面,或是圆弧面标准透镜实际上是由五个分离的部分组成1)前表面标准外形2)后表面标准外形3)前表面透光孔径和前表面边缘之间的一个环带4)后表面透光孔径和后表面边缘之间的一个环带5)连接前表面边缘和后表面边缘的圆柱面,该圆柱面可能略带锥形标准透镜通过9个参数来描述1)前表面的曲率半径使用零时为无穷大,即平面2)前表面的二次曲线常数3)前表面的透光面的直径使用负值产生圆弧面的垂度点4)放射孔到透镜的前一个面的边缘的距离5)透镜的中心厚度6)后表面的曲率半径使用零时为无穷大,即平面7)后表面的二次曲线常数8)后表面的透光面直径使用负值会产生圆弧面的垂度点9)放射孔到透镜的后一个面的边缘的距离这五个面都可能使光线折射,反射,或吸收它取决于材料的属性参考点是透镜前一个面的中心标准面NSC对象的标准面和ZE__X里的标准面很相似标准面包括平面,球面,二次非球面和圆弧非球面和非球面标准面需要4个参数1)曲率半径使用零则为无穷大,即平面2)二次曲线常数3)最大通光孔径使用负值产生圆弧面垂度点4)最小通光孔径这个值心须是正的,如果比零值小,则将在表面产生一个孔面对Z轴中心对称如果半径为负值,那么表面凹向Z轴的负方向如果半径为正值,那么表面凹向Z轴的正方向假如直径是负的,那么表面会变成一个圆弧面,开式终端的放射孔径等于直径的绝对值表面可能反射或吸收光线参考点为该面的中心STL对象STL对象是一个非常全面的用户定义对象它能用来定义一个开式多边形反射镜,例如一个片体反射镜;或一个封闭多边形体如棱镜或立体镜STL对象格式基于3D三角形的__机械CAD程序普遍支持这个格式STL文件的ASCII码和二进制格式也能被支持关于细节请参考后面一节“定义STL对象”顶点或多边形的总数不受固定限止STL文件名在多边形对象行的“注释”专栏里是一个参考,不带STL扩展名举一个例子,如有一个STL文件myo__ect.STL放置在O__ects文件夹里,那么把myo__ect列入在NSC编辑器里的多边形对象类行的注释专栏里参考坐标位于(0,0,0),由对象组成的多边形可以位于相对于参考点的任意位置一些STL输出操作只允许对象被放置当顶点坐标是正的ZE__X不需要这种情况,它可以在3D空间的任意地方输入三角形的顶点STL对象需要两个参数1)比例因数所有在STL文件里的顶点都要和这个参数相乘2)一个用来显示STL文件定义的是体还是面的标记如果是“是体吗?”参数为零,那么ZE__X认为STL文件定义的是一个开放的面光线在这样一个面里要么是反射要么是吸收,折射是不允许的假如“是体吗?”参数为非零值,那么ZE__X认为STL文件定义的是一个封闭的体光线将在体里的面与面之间反射,折射,或吸收请参看“带小面对象的特殊考虑事项”一节,以得到光线追迹通过带小面对象的局限___放射状小平面列表列表对象根据的坐标,由以TOB为扩展名的的ASCII码文件来定义坐标表明了小平面的起始和结束点一个旋转外形通过__指定的越过一定角度范围的小平面数来生成旋转轴是Z轴TOB文件格式是简单的两列数据,它们通过一个或多个间隔分开,或是通过一个或多个标号特征分开TOB文件的样本如下 每一对的第一个数是Y坐标这个值必须是零或是正数第二个数是Z坐标第一对数据之后的每对值用来表示环带假如总共有6对数据,那么该对象有5个环带每个对象最大可有100个环带如果超过100个环带有需要,则使用多对象ZE__X将产生小平面,它对于每个环面近似于光滑平面小平面可以覆盖整个圆面,通过一个起始和终止角来定义产生一个旋转的整个外形,起始角应设为
0.0度,终止角设为
360.0度所有的角度必须是零或是正的,并且都得小于等于
360.0度生成的小平面数在该角度范围内可以在每个环带内__的指定也就是说第一个环带内可有40个小平面,第二个内可有80个,第三个内可有50个,等等用来定义对象的参数是1)比例因数所有在TOB文件里的顶点都要和这个参数相乘2)一个用来显示TOB文件定义的是体还是面的标记如果“是体吗?”参数为零,那么ZE__X认为TOB文件定义的是一个开放的面光线在这样一个面里要么是反射要么是吸收,折射是不允许的假如“是体吗?”参数为非零值,那么ZE__X认为TOB文件定义的是一个封闭的体光线将在体里的面与面之间反射,折射,或吸收3)起始角TOB定义的坐标的旋转的开始角度数4)终止角TOB定义的坐标的旋转的终止角度数5)1环区小平面第一个环区的起始与终止角之间的小平面数4+n)n环区小平面第n个环区的起始与终止角之间的小平面数如果“是体吗?”标记已设定,TOB文件必须定义一个对象,该对象将会是一个基于旋转的封闭体这需要对象转够360度通过TOB定义的完全封闭体可能有这样一个用途,即用小平面体来近似模拟成一个菲涅尔透镜请参阅“带小平面对象的特殊考虑事项”一节,以获得光线追迹通过带小平面对象局限性的信息环形小平面列表列表对象以ASCII码文件定义的坐标为依据,该文件以TOB为扩展名结尾坐标表明了小平面的起始点和终止点旋转外形的生成通过__一些指定的小平面数,并使之转过某一角度范围来实现旋转轴是平行于Y轴,且有一定范围偏移量的轴线如果这个偏移量设为零,则将生成一个对称均匀的圆柱面来取代圆环面TOB文件格式是简单的两列数据,它们通过一列或多列空隔,一个或多个特征标号来分开一个TOB文件的样式如下每对数据的第一个数据是Y坐标这个值可以是负值、零值、或是正值第二个值是Z轴坐标第一对数后的每对数据表示一个“环带”如果有六对数据,那么表明对象有五个环带每个对象最多可有100个环带如果需要的环带数超过100,则使用多个对象ZE__X将为每个环带生成小平面,这些小平面近似于一个光滑的表面小平面能覆盖整个圆面的任一部分,它通过起始和终止角来定义为了产生整个旋转外形,需把起始角设为180度,终止角设为180度这两个角的绝对值必须小于或等于180度在每个环带内的指定角度范围内,生成的小平面数可以被__指定;所以在第一个环带内可有40个小平面,第二个环带内可有80个,第三个则可能有50个,等等用来定义对象的参数有1)一个比例因数所有在TOB文件内的顶点都要和这个参数相乘2)旋转的半径如果是正的,则旋转轴位于Z轴的正方向,并平行于Y轴,在YZ平面内如果是负的,那么旋转轴位于Z轴的负方向,也平行于Y轴,在YZ平面内假如是零,那么导致一个圆柱零半径作为一个特殊情况,在透镜单元里,小平面数参数被忽略(因为一个单个小平面可以__地模仿一个平面)并且起始和终止角被认为是起始和终止X坐标3)起始角以TOB文件定义的坐标的起始旋转位置角,除非旋转的半径是零;这种情况下,在透镜单元里,起始角定义起始X坐标4)终止角以TOB文件定义的坐标的终止旋转位置角,除非旋转的半径是零;这个情况下,在透镜单元里,终止角定义终止X坐标5)1环区小平面第一个环区内的起始和终止角之间的小平面数4+nn环区小平面第n个环区内的起始和终止角之间的小平面数请参阅“带小平面对象的特殊考虑事项”一节,以获得光线追迹通过带小平面对象局限性的信息放射状菲涅尔列表该对象和放射状小平面列表对象很相象关键的不同点是放射状均衡面是光滑的,更胜于小平面请参看,放射状小平面列表对象的描述以得到这类对象的描述和列表对象的文件格式环形透镜环形透镜由一个矩形或圆形透镜组成,该透镜的前表面和后表面是可能的非球面环形面的面型环形面通过一个在YZ平面的曲线来定义,该曲线绕一条平行于Y轴的轴线旋转,而来取代一个距离R;旋转半径YZ平面内的曲线通过下式定义式中c是YZ面内的曲率环形透镜通过23个参数来定义1透镜在Y方向的矢高2X半宽假如参数为零,那么将导致,旋转均衡透镜半径尺寸等于矢高3透镜沿Z轴方向的厚度4X方向的小平面数如果透镜是一个旋转对称面,那么该参数用来定义有角度的小平面数参考后面“小平面的使用”6,7,8旋转半径,曲率半径,前一个面的二次曲线9-14前一个面的Y能量系数15,16,17旋转半径,曲率半径,后一个面的二次曲线18-23后一个面的Y能量系数要生成任一4半径平面,使用零值注意,当旋转半径设成0时将导致一个圆柱透镜参考坐标是前一个面的中心使用小平面注意到X/Y或有角度的/放射状的小平面只能用在两种情况下,是很重要的1)呈递对象2)提供光线-对象截取点的“第一位猜想”位置一条任意光线一般会通过这个对象的多个位置对于一个精确的光线追迹,反复是用来找到精确的正确截取点的手段然而,这个手段需要一个好的接近的第一猜想否则光线会会聚一个错误的方案,或者就根本不产生方案对于光线追迹,小平面表示法只是用于使光线足够接近实际面,这样使反复过程能有效率地工作对象的真实面形被光线追迹效果正确的模拟光线追迹的精度不受小平面的近似数的限止在反复的光线截取计算中,小平面的数值要恰到好处,只要满足呈递对象有可接受的质量和能排除错误的方案就行了过多的使用小平面会导致光线追迹变慢,它并不会提高光线截取位置和常态的精确度圆环面圆环面是一个圆周绕着一个移位轴旋转而成的绕移位轴旋转的角度也许是360度;或只是这个角度范围的一些子集这个对象可能用来模拟光纤或是曲线光管请参考为模拟折射实心的圆环形而讨论的环体圆环面通过6个参数来定义1圆的旋转半径,R2圆的半径,r3圆环起始角4圆环终止角5有角度小平面的#,这将分开角度范围请参看下面“小平面的使用”6绕圆转动的放射状小平面的#的半径r请参看下面“小平面的使用”在XY平面内初始化定义的圆,它的中心位于X=0,Y=0,Z=R这个圆的位置和旋转角度相应旋转角必须满足下列条件这里也满足条件R=r;否则,将不存在一个封闭的体和光滑的表面因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考坐标是旋转轴的中心小平面的使用注意到一个有角度的和放射状的小平面只是用在两种情况下是很重要的1)递对象2)提供光线-对象截取点的“第一位猜想”位置一条任意光线一般会通过这个对象的多个位置对于一个精确的光线追迹,反复是用来找到精确的正确截取点的手段然而,这个手段需要一个好的接近的第一猜想否则光线会会聚一个错误的方案,或者就根本不产生方案对于光线追迹,小平面表示法只是用于使光线足够接近实际面,这样使反复过程能有效率地工作对象的真实面形被光线追迹效果正确的模拟光线追迹的精度不受小平面的近似数的限止在反复的光线截取计算中,小平面的数值要恰到好处,只要满足呈递对象有可接受的质量和能排除错误的方案就行了过多的使用小平面会导致光线追迹变慢,它并不会提高光线截取位置和常态的精确度对于大多数环形对象,旋转时,12-18放射状小平面和每10度一个有角小平面通常是足够了环体该对象本质上和环面是同样的,除了环的端面是封闭的而形成了一个实心的体这充许对象可以使用折射材料具体细节请参看环面描述三角形角三角形角通过一个参数来定义1)三角形短边X整宽三角形角通过三个三角形来定义,它们两两垂直相交三个三角形位于正的XY,XZ和YZ平面内每个面都是等边直角三角形,它们的两条短边的长度是X请参看“小平面对象的特殊情况”一节,以得到光线在小平面对象里追迹的局限___因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考点是三个三角形的非直角交点三角形在XY平面内三角形通过三个点来定义,总计需要6个参数1)X坐标的顶点12)Y坐标的顶点13)X坐标的顶点24)Y坐标的顶点25)X坐标的顶点36)Y坐标的顶点3因为这个对象是一个面而不是一个体,所以,用镜面材料类型时,这个对象只能是一个反射体,用吸收材料类型时,是一个吸收体如果材料被设为折射型材料,如空气或玻璃,那么将忽略光线在这个对象上的截取参考点是(0,0,0)坐标,该点可能不在该三角形内;取决于给出的顶点坐标值用户定义孔径只有在NSC标准面对象里才提供这个功能用户定义孔径(UDA)功能可能位于一些NSC面对象上UDA’s被精确定义如同描述连续表面一样(请参看“用户定义光孔光阑”中的“编辑器”一章),有一个次要的附加限制NSCUDA数据库文件必须包含一个连续的点系列,定义单个封闭的多边形不允许多层和嵌套的孔径大多数任意孔径外形通常通过下列方式来定义放置一个孔径在一个对象的表面,打开对象类型对象框,选择“用户定义孔径”确认栏,在主菜里选择UDA数据文件名UDA文件必须放置在\O__ECTS文件夹里NSC光源和检测器ZE__XNSC源类型包括点,椭圆形,矩形,体,和用户定义类型一些源可能被放置在一些对象内部或不在任何对象内,但两种情况必有其一(一个光源不可能位于对象的边缘)每个NSC对象类在下列简要列表里有描述,更详细的细节在下面的章节里如果光源和检测器类型是需要的,但却没有列出,请__FOCUSSOFTWARE技术支持,以建义把新的类型加入到ZE__X注意到一些简单的光源,如兰伯特亮度面,可能通过照射一个兰伯特散射面,被模仿成另一个光源类型NSC的光源和检测器简介对象名称描述检测器一个方形检测器,在X和Y里有任意数目的象素椭圆形光源发散光线来自一个虚点光源,形成一个椭圆面光源文件用户定义的光源,该光源的光线列在该文件里点光源一个点光源辐射成一个锥形光束如果有需要,锥形光束可能为零宽度,也有可能扩展成一个整球体矩形光源发散光线来自一个虚点光源,而成一个矩形面圆柱光源一个体光源,外形为圆柱,有一个椭圆形的交叉截面椭圆体光源一个外形为椭圆体的光源矩形体光源一个外形为矩形体的光源光源和检测器需要多样参数的规范下面是细节描述和每个类型需要的参数类检测器检测器对象储存量的数据来自透过它的NSC光源的光线定义的参数是1)X半宽透镜单元里的X宽度2)Y半宽透镜单元里的Y宽度3)#X像素沿着X方向的像素数量4)#Y像素沿着Y方向的像素数量信息可以储存在任意可看到的检测器,检测器浏览在NSC编辑器里椭圆形光源椭圆形光源是一个发散光线的椭圆形平面虽然发射光线位于椭圆的表面的光源有一个均衡的分布,光线方向的分布可能是下面的情况之一a)所有的光线都从位于Z轴的一个点出现发散,到光源的距离在下面列出的参数里定义当使用这个模式时,光源呈成像点光源状态b)光线的发散形式呈余弦状态分布式中指数可以是任意值,大于或等于单位,而且需要不是整数当使用这个模式时,光源呈发散余弦光源状态越大,则分布变得越窄注意到分布是以Z轴为轴对称的c)光__散形式呈高斯状态分布式中和是光线在X和Y轴方向的方向余弦,和是常量这个格式可以用来定义一个远场模式,该模式和X或Y方向的模式是不同的和越大,那么在各自的方向的分布变得越窄光线分布的自然状态通过参数值来定义如果,和,都为零,那么全部光线将从一个虚拟点光源出现发散假如为零,但和有任一不为零,那么将导致高斯分布参数通常用来定义的光源是1)#光线分布当建立分布图时,定义多少条随机光线从光源出射2)#光线分析当执行分析时,定义多少条随机光线从光源出射3)能量(瓦特)光源以瓦特为单位的能量能量是总计能量,包括定义光源的范围之外4)波数当追迹随机光线时,要用到波数零意味着多色,在额外定义的波长数据编辑器中随机选择光线波长5)对象#有光源在其内部的对象数假如光源不在对象内部,这个参数被设为零6)X半长透镜单位的X半宽7)X半长透镜单位的X半宽8)光源距离沿着局部Z轴上方向的外观上的光源点距离,这个值可以是正值,也可以是负值如果是零,光线被校正了假如、和都为零才考虑该情况9)余弦指数关于余弦式的能量这就是如上所述的在余弦分布表达式中的10)高斯在高斯分布里的X式如果是零那么忽略11)高斯在高斯分布里的Y式如果是零那么忽略光源文件光源文件是一个原始资料,它的光线坐标,余弦,和强度都被定义在用户提供的文件里这个功能允许创建任意的用户定义光源包含光线数据的文件的文件名必须被放置在对象注释专栏里文件的扩展名必须是DAT,文件必须放置在\O__ECTS目录内文件的格式必须是ASCII码或二进制形式,两种格式描述如下参数如下1)#光线分布当建立分布图时,定义多少条随机光线从光源出射2)#光线分析当执行分析时,定义多少条随机光线从光源出射3)能量(瓦特)光源以瓦特为单位的能量能量是总计能量,包括定义光源的范围之外4)波数当追迹随机光线时,要用到波数零意味着多色,在额外定义的波长数据编辑器中随机选择光线波长5)对象#有光源在其内部的对象数假如光源不在对象内部,这个参数被设为零6)随机?如果设为零,光线将按文件列表的顺序正常追迹如果不为零,那么光线的顺序是随机的,当文件是只读的或一些在NSC编辑器内的参数为光源对象而改变二进制源文件格式二进制源文件存在一个头结构形式浮点和整数数据类型都是32位类型标识整数的值必须是8675309其它数据可能或可能不被包括;ZE__X只使用NbrRaysandDimensionUnits参数在头结构之后是NbrRaysraystructures每条光线的结构形式如光线的最大数目通常允许是10,000,000包含这么多光线的文件的尺寸大约为280MbASCII码源文件格式ASCII码源文件由一个单行的数据头组成,它的格式是两个整数number_of_rays表示文件中光线的总数dimension_flag是一个尺寸标记,0表示米,1表示英寸,2表示厘米,3表示英尺,4表示毫米文件中的剩余行的格式如下光线的最大数目通常允许是10,000,000包含这么多光线的文件的尺寸大约为
3.0Gb源文件里的强度标准化每条光线可能有一个不同的相对强度假如每条光线的相对强度的值不是
1.0,标准化出现如下描述源文件首先载入到内存,每条光线的强度被总计,然后规格化成平均强度总的通量被定义成相同数目的瓦特数,光线的子集可以被追迹,它们的强度是近似的,但不严密,对总通量来说标准化的目的是使光线的任意子集都近似于总体理想能量点光源点光源是一个散射光线成为一个圆锥形的点圆锥角的值在0到180度之间(可能将辐射成一个球体)参数如下1)#光线分布当建立分布图时,定义多少条随机光线从光源出射2)#光线分析当执行分析时,定义多少条随机光线从光源出射3)能量(瓦特)光源以瓦特为单位的能量能量是总计能量,包括定义光源的范围之外4)波数当追迹随机光线时,要用到波数零意味着多色,在额外定义的波长数据编辑器中随机选择光线波长5)对象#有光源在其内部的对象数假如光源不在对象内部,这个参数被设为零6)圆锥角用度来表示的单轴圆锥角矩形光源矩形光源是一个矩形平面,它的散射光线来自于一个虚拟点光源参数和椭圆光源相同,但是光源外形是矩形,不同于椭圆形圆柱体光源圆柱体光源是一个3D体,通过沿Z轴方向对称拉伸一个在XY平面内是椭圆的面而成形光源体的中心是对象的局部原点光线从体里的任意地方朝随机方向发散,位置和光线的方向有相同的概率在圆柱体内的点满足下列关系式这里W是指X,Y,Z的半宽参数如下1)光线分布当建立分布图时,定义多少条随机光线从光源出射2)#光线分析当执行分析时,定义多少条随机光线从光源出射3)能量(瓦特)光源以瓦特为单位的能量能量是总计能量,包括定义光源的范围之外4)波数当追迹随机光线时,要用到波数零意味着多色,在额外定义的波长数据编辑器中随机选择光线波长5)对象#有光源在其内部的对象数假如光源不在对象内部,这个参数被设为零6)X半宽透镜单位的X半宽7)Y半宽透镜单位的Y半宽8)Z半宽透镜单位的Z半宽椭球体光源椭球体光源是一个3D体,它在XY,XZ,YZ平面内的投影都为椭圆光源体的中心是对象的局部原点光线从体里的任意地方朝随机方向发散,位置和光线的方向有相同的概率在圆柱体内的点满足下列关系式这里W是指X,Y,Z的半宽参数和圆柱体光源相同矩形体光源矩形体光源是一个3D体,它在XY,XZ,YZ平面内的投影都为矩形光源体的中心是对象的局部原点光线从体里的任意地方朝随机方向发散,位置和光线的方向有相同的概率在圆柱体内的点满足下列关系式这里W是指X,Y,Z的半宽参数和圆柱体光源相同对象放置在NSC组里按习惯和约束放置对象,是很重要的对象可以放置在3D空间的任何地方;对象可以和相关的其它对象放置对象也可以完全放置在其它的对象内,或和其它对象相邻接对象坐标系统放置所有对象的坐标系统通过入射端口定义入射端口顶点是坐标(0,0,0)并且在其局部坐标空间里是不旋转的入射端口本身有一个全局位置,它通过全局坐标,和在透镜编辑器内的非连续面与全局坐标指定面之间的旋转来设定每个对象的位置通过六个参数来定义X,Y和Z坐标,和那个点关于局部X,Y,Z轴的旋转注意到首先是执行坐标平移,然后是倾斜,按从左到右的顺序参数被列于NSC编辑器内这可以被写成矩阵方程式这里g下标表示相对于入射端口的全局坐标,o是偏移量,l是局部对象的坐标矩阵S是通过对象坐标旋转来定义的这个方程式可以被简写如下式中,G是全局坐标顶点,L是局部坐标顶点缺省情况,所有的对象坐标通过入射端口参考然而,有时,对象的位置和相对旋转不通过入射端口来参考,而通过另外一个对象,这种方式也是很有用的当放置相关对象在一个组里面,并且整个组是偏轴的或倾斜的,该方式就特别有用坐标相对于“参考对象”的对象缺省对象是0对象,即入射端口假如其它数字被指定,那么对象的坐标通过指定对象的位置和旋转来参考旋转和偏移矩阵变成坐标参考嵌套的一些数值被提供;所以对象9可以放置在对象5的坐标结构内,对象5被依次放置在对象3的结构内仅有的约束是,参考对象必须领先于对象列表中坐标要被参考的对象放置对象在另一个对象内或相邻于另一个对象在ZE__X内预定义的对象可以被组合,以产生更多的复合对象,通过放置一个对象在另一个对象里或相邻于另一个对象这样一个复合对象的光线追迹取决于,不同对象的位置和类型以及它们是否相“接触”这里“接触”一词的意思是,一个对象边界面上的一个或多个点和另一个对象的边界面上的点,在3D空间内有相同的位置镜象对象可以放置在任何地方,没有约束,甚至和另一个对象相接触,或部分或整体在另一个对象内光线始终可以从镜面反射到凡是光线可以通过的介质嵌套对象限制对象嵌套的最大数值,有一个用户定义的限止这定义了上限,即最多可有几个对象可以被相互放置在内部举个例子,假如最大的嵌套数是3,那么对象3可以放置在对象2内,该对象,即对象2,放置在对象1内这种情况下,关于对象的3层相互嵌套,可能有一定的组数在任一对象的__内,限止应用于总体嵌套,然而,在NSC组内,可能有一定数量的这样的__嵌套的最大数值在普通对话框的非连续列表里设定嵌套体折射材料体是很复杂的,因为ZE__X必须保持指针轨迹,光线传播的折射指针可以这样记忆简单的规则假如光线在空间里的同一点上通过多于一个的对象;在NSC编辑器内,列于最后的对象决定那个点所在面的属性对于折射体,有五种情况要考虑1)一个对象完全在另一对象外,并且它们没有任何接触点2)一个对象完全在另一对象内,但它们没有任何接触点3)一个对象完全在另一对象内,并且它们通过一个或多个面的部分来接触4)一个对象完全在另一对象外,但它们通过一个或多个面的部分来接触5)一个对象和另一对象交迭,即一个对象的部分在另一对象内,而其它部分则在另一对象外情况1两个对象相互分离并且没有接触,它们没有了限止情况2一个对象完全在另一对象内,没有考虑限制举个例子,一个空气矩形体可以放置在玻璃矩形体内部而形成一个空心玻璃块情况3两个对象可以被这样放置,即有一个面是共同的面举个例子,两个矩形玻璃块可以放置成这样,第一个体的一个或多个面的部分和第二个体的一个或多个面的部分相接触这两个体需要是不同的材料然而,假如对象完全在另一个对象里,除了面接触之外,那么在NSC编辑器内在内部的对象必须列于在外部的对象之后当接触多于一个共同边界面时,知道哪个材料是折射的,对于ZE__X来说是必须的只要最外面的对象首先在NSC编辑器里列出,任意数目的这样的接触对象可以被放置在一起假如三个以上的对象通过一个共同面相互嵌套,如一个玻璃块里有一个空气块,这个空气块里依次以有一个玻璃块;那么最远的对象必须首先列出,然后是次远的对象,最后是最里面的对象假如次序是错误的,那么将导致情况5和一个出错信息,如果某些光线相交在干扰面上情况4两个对象可以被这样放置,即有一个面是共同的面,但对象只是共同拥有这个接触面,其它部分是分离的ZE__X自动检测这种情况;没有必要为它们定义详细的顺序,也没有必要为正确的光线追迹定义特殊的参数情况5两个对象迭交;对象只有一部分在另一对象内,其余部分在对象之外,这将导致一个错误的信息,因为共同体的属性没有被唯一定义ZE__X自动检测和捕捉错误,将显示一个适当的错误信息,假如某些光线在干扰体内相交对象放置的一般规则记忆如下假如光线在空间里的同一点上通过多于一个的对象;在NSC编辑器内,列于最后的对象决定那个点的光线的属性举例说明,衍射光栅透镜是对象#1,有相同厚度和半径,由空气或玻璃制成的非光栅透镜,并且放置在第一个透镜内,它是对象#2;光线通过的区域包括对象#1和#2,但光线通过它们就好像只通过对象#2一样这就允许定义有“孔”的对象和其它复杂的对象NSC对象的折射和反射所有的NSC对象允许在NSC编辑器内材料说明反射,折射,和吸收的对象属性取决于对象类型无论对象被描述成一个面还是体,并且材料名称是指定的材料名称可能是空白的,“镜象”,“吸收”,或一个定义在普通选择玻璃目录内的类似玻璃名称空白材料被假定显示一个统一的指针,该指针可能是或不是非连续空间的背景指针(该非连续空间的指针通过在透镜编辑器上的NSC面指针来设定)对象的属性如下表所述对象的材料属性对象类型材料空白或是玻璃镜象材料吸收材料体所有的面是折射的所有面是反射的所有面是吸收的面对象被忽略多边形对象(体)如果在POB文件中的面被标记为反射或吸收,那么面保持反射或吸收折射面保持折射如果在POB文件中的面被标记为吸收,那么面保持吸收所有其它的面成为反射面如果在POB文件中的面被标记为反射,那么面保持反射所有其它的面成为吸收面多边形对象(面)对象被忽略如果在POB文件中的面被标记为吸收,那么面保持吸收所有其它的面成为反射面如果在POB文件中的面被标记为反射,那么面保持反射所有其它的面成为吸收面反射对象通常情况下是面而不是体例如包括平面,曲面和小面体镜空心光管也能被模拟成为一组平面反射镜一些反射体有时是封闭体;内部是永远不会有光线的例如包括矩形体和球体,它们的所有面被设成反射面一些材料名是“镜象”的体都将是反射折射体必须始终是一个封闭体折射体包括透镜,棱镜,实心光管,和封闭的小面体吸收体可能是面或是体,材料必须设成“吸收”型多边对象可能是由小平面组成的,各个小平面可能有各自的属性,折射,反射或吸收注意到STL对象类似于其它体,而不类似于多边对象,因为STL格式不支持不同的小面有各自的折射,反射,吸收属性NSC对象的衍射一些NSC对象可以有一个或多个衍射面;如衍射光栅,二元1次和二元2次对象这些对象折射或反射光线如同散射它们,依照光栅的周期或位相和衍射的次序或波长如果光栅的方程式不能相交;光线将全反射或反射涂层和散射组(CSG)涂层和散射组是一个或多个对象的__,或是被应用了薄膜涂层和散射属性的对象的面举例说明,一个简单的单个透镜,有三个CSG前表面,后表面,和剩余面(包括边缘和围边缘的方平面)这种情况下,要用到三种不同的涂层;对每个涂层组中的一个,假如透镜中的每个面都被涂上层了通常每个对象最多可有4个CSG;虽然大多数对象只用单个CSGCSG从0开始计,所以有效的组数是0到3组的属性通过每个对象来定义涂层和散射属性被应用于每个在对象类型选择对话框上的CSG多数对象只使用CSG0;所以涂层和散射属性选择对象类型选择对话框上的CSG0;应用于各个对象的表面或小平面下列对象使用其它CSG如标准透镜组1;前表面;组2;后表面;所有其它表面都是组0多边形对象每个小平面可能被指定属于涂层组0到3;细节请参看多边形对象定义一节偏振和薄膜涂层光线通过非连续表面时,可能计算了偏振的影响,也可能忽略了它的影响如果使用了偏振光线追迹,传播,反射,和吸收的光能量是所有面的总和大多数吸收也被总计薄膜涂层能影响光学表面的传播和反射属性表面起初是无涂层的,但涂层可以被应用到表面或表面的组上请参看先前的《涂层和散射组的讨论》一节每个CSG有它自身的薄膜涂层应用表面上的涂层接触如果两个表面是接触的,如两个等边直角棱镜,放置成每个棱镜的一个面和另一棱镜的面相接触,那么涂层将被应用到两个接触表面之间这可以利用相同的规则,在《对象放置》一节当中已经有了描述规则是列在非连续元件编辑器最后的对象,决定两个对象之间的接触面的属性举例说明,在两个棱镜接触面上放置一薄金属层,形成一个__层第一个棱镜对象列为“无涂层”接触面,第二个棱镜对象列为有适当薄膜涂层的接触面光线从任一个面透过该接触面,将认为遇到一个恰当的涂层,光线的传播和/或反射将能正确的计算注意到棱镜能模拟成POB对象,即不同的涂层能用到不同的面上,所以当一些面有反射涂层时,另一些面是非反射涂层散射散射可能出现在一些相交的光线面上散射的属性通过对象上的每个CSG来定义请参看《涂层和散射组》一节,以得到关于CSG的信息缺省的散射模式是“非散射”,意味着散射并不发生这类光线称为非散射光线,有时也称为“镜象”光线(即使表面实际上并没有发生反射)部分散射和散射光线数如果选择了除了“非散射”的散射模式,“部分散射”必须要定义部分的值必须在0(没有光线散射)和1(所有光线都散射)之间如果光线分离是关的,决定散射与否取决于
0.0到
1.0之间的随机数的生成如果随机数大于部分散射值,光线将不散射,否则光线将散射当光线分离是关的时,所有光线的能量取决于随机生成的散射路径同时散射的光线数是没有影响的如果光线分离是开的,那么ZE__X能把镜象光线分离成一条或多条散射光线,当仍然追迹镜象光线时散射光线数决定了有多少条光线将从镜象光线分离,跟随散射光路如果散射光线数设为0;那么没有散光线生成如果5光线被选择,那么镜象光线和5条散射光线被追迹如果光线分离为开,并且散射光线数是1或更大,则ZE__X始终生成散射路径光线分散部分被认为是镜象能量的部分,该能量在所有的散射光线中被区分部分散射可能被为是“总体散射”或TIS,它总计了所有的能量,除了被反射的,折射的或吸收的散射模型散射模型被定义在强度概率分布函数式中当ZE__X散射一条光线,一个新的传播方向被选择ZE__X事实上不发射多数新光线;代替的是,一条被追迹的光线被修改了一个新的方向传播方向选择使用概率函数和一个或多个随机数纯粹的结果是,如果光线被追迹了,则散射光线的分布将接近概率分布函数下列图形定义了用来描述散射模型的向量法线向量定义了光线和面截取点上面的方向起始光线向量是,镜象光线向量是,散射光线向量是镜象光线向量可能是反射或折射向量;上图直观的显示了该光线是反射光线向量注意,,和都是单位向量镜象和散射光线向量的发射的投影向量,分别用,表示发射不是一个单位向量;向量在数量上等于,当在数量上等于,式中和分别是法线向量和镜象光线和散射光线的夹角的角标记,散射向量标记为,如果趋向于零,则散射向量和镜象向量趋向于相同的决定,取决于散射模型的选择有四个散射模型是可用的纳恩,兰伯特,高斯,和哈维-谢克模型每个可用的模型在后面的章节中都有介绍没有散射形成没有修正的镜象光线,等于零兰伯特散射兰伯特散射的意思是散射的强度概率函数如同注意兰伯特散射和光线的发生和脱离角无关散射向量有一个界于0到1之间的随机数量,等于概率,向量被设置成零长度大多数散射面非常接近于兰伯特模型高斯散射高斯散射如下式所述式中A是常数随机数用来为向量生成一个适当的值分布结果在余弦空间方向是旋转对称的,无关于镜象光线和面的法线产生__的角的值定义在CSG属性对话框内,相应于,在余弦空间方向1上的e()的概率点的散射向量数量,哈维-谢克(ABg)散射哈维-谢克或ABg散射模型,是定义双向散射分布函数或BSDF的非常有用和普遍的方式BSDF用来定义每单位发光的散射辐射率,或式中,以法线为基准,是方位角,下标和分别是涉及发生和散射的方向,注意的单位是球面度的倒数一般式能涉及到两个分离函数,和,分别为反射和传播而设允许分别说明和,在下面的章节中有讨论哈维-谢克属性对多数光学表面,和发生方向无关,如果它被考虑为方向余弦函数而来代替角度该结论由詹姆士伊.哈维首先得出“光学表面的光散射属性J.E.HarveyPh.D.Dissertation亚里桑那州大学1976;“ScatteringEffectsfromResidualOpticalFabricationErrorsJ.HarveyandA.KothaPro__edingsoftheSPIEJuly
1999.哈维-谢克表示法即把考虑成为一个的函数,即该数量是,投影到散射面的,散射和非散射光线向量的距离(请参看前面“散射”内的讨论)当对漫反射粗糙表面而言,散射是主要的预期效果时,哈维-谢克散射模型是一个公认的合适模型,并且粗糙度的等级比被散射的光线波长要小这个假定对一般的光学表面来说是正确的模型当被考虑成的函数时,结果数据通常要适合下列函数式的三个参数,A,B,和,形成了模型的名字下列限制被放在这个模型的系数上A和B必须同时大于零假如B给出为零,将把它设为如果A是零,散射将不产生如果为零(注意,可以是任何值,正的和负的,但典型的取值在0到3之间),那么在余弦空间方向是一个常量导致的散射是兰伯特散射假如A,B,和被设定为提供一个相关地平坦曲线,这能很快在数字上使用兰伯特模型代替一个典型的曲线显示如下,有关的参数为,,模型有几个值得注意的属性(当为零时!)当,曲线变平为,当趋向于零当,在区域上,变成直线,有关于的一个斜坡曲线的平坦部分和斜线部分的交点出现在,这里散射光线使用模型ZE__X允许定义A,B,和反射和折射的参数如果镜象光线反射或折射,光线使用适当的系数,随之散射总计的光线散射部分由“部分散射”给出,它在涂层和散射对话框中设定因此,这假定该部分显示的是总体散射首先决定是否散射光线,在上面的章节“散射”中有描述如果光线散射,那么散射光线是随机生成的光线的方向是生成的,因此,如果很多光线是散射的,那么函数将作为结果函数光线分离通常,当光线透过一个面,部分光线的能量将被反射,部分被传播,这取决于表面的属性,部分也有可能被吸收光线分离涉及到ZE__X计算反射和折射路径,和继续追迹两类光线的能力当然,一旦光线散射,每条“子光线”一般都会透过另外一个对象,光线会再次分离在这么多的光线——对象的交点后,光线的总数将变成很大,所以在光线追迹中必须放置控制,以确保计算最终会结束这里有几种方式来限止光__生散射光线——对象交点的最大数该控制定义了,从最初光源“父光线”到最终的光线——对象交点,光线沿任一路径的次数是多少,可能交到的其它对象光线段的最大数光线段是指上一个交点到下一交点的光线路径部分当光线从光源出射,它传播到第一个对象这就是段1如果光线分离成2条光线,这些光线中的每一光线为另一段(因此总计数为3)假如这些光线又一次分离,那么将有7个光线段通常,光线段数的增长是很快的,因此需要设置一个很大的数,比光线——对象交点数要大光线最小相对亮度对于每次光线分离,能量要减少光线相对亮度,是关于有多少能量被光线携带,有多少能量仍能传输的一个限止该参数是一个分数;如,相对于从光源出射的起始光线亮度一旦子光线低于该相对能量,该光线被终结光线最小绝对亮度该参数很类似于光线的最小相对亮度,只不过绝对亮度是用瓦特来表示,而相对亮度是相对于起始亮度来表示如果该值为零,光线绝对亮度被忽略光线的分离和偏振因为精确的反射和传播计算需要偏振信息,当执行偏振光线追迹时,光线分离才被允许光线分离可以被关闭,在这种情况下,传输路径通常产生在折射分界面上,除非光线全反射;如果是镜面,反射路径当然能产生右边的图显示了,当光线分离时可能产生的一些路径图中只画了一条输入光线当使用光线分离时,如果光线的相对能量设的太低,被追迹的光线数会变得很庞大举例说明,在一个所有面都有涂层的正方体玻璃内,进行光线追迹,光线相对亮度为时,将产生大约个光线段如果光线的相对亮度被设为,每条在正方体内追迹的光线,将产生大约百万的光线段!有着低反射率的系统是不会产生这么多的光线段的,因为反射光路的亮度下降很快尽管如此,还是建议光线相对亮度值大一些,左右,除非模型工作的很好或需要更详细的结果因为光线的总数是如此的大,所以3D版面结构会变得很混乱有一个方法可以减少要画光线的数目,即使用“过滤器”条限制所要画的一些光线总体情况非连续光线追迹,偏振,散射,和光线离功能的真正优点,出现在当它们被用来共同决定光线分布和检测能量时这些影响被说明的顺序如下首先计算光线要透过的对象分界面如果面是反射的或全反射,选择反射路径否则如果光线分离是开通的,决定反射和折射路径如果光线分离是关闭的,选择折射路径如果散射是激活状态,光线是散射的光线的亮度和偏振向量被调整光线继续到下一个对象的分界进行一个光线追迹在画出NSC对象和光线的3D版面结构上和其它的分析功能中,光源,光线分离,散射的影响,可以在这个图上随机生成的光线上看出光线的分离和散射,在这些图中,可以选择开或关,以用来隔离它们的影响设计图对于定性地看出光源,对象,散射,虚影或其它反射的影响,是很有用的在放置的检测器上计算定量的能量分布,通常需要的光线数要比设计图的定性分析数要大得多这就是设计图光线数和分析光线数要在光源参数列表中分别设定的原因“光线轨迹/检测器控制”对话框列在NSC编辑器菜单条的“检测器”之下,控制光源,对象,检测器,它们为分析使用的光线追迹而定义对话框中的控制描述如下光线轨迹/检测器控制选项分类描述清空检测器清空选择的“全部的”或任一指定的检测器这会重置检测器显示轨迹从所有定义的光源追迹光线一旦追迹开始,只有终结和自动更新是可用的请参看关于初始光线追迹的其它影响的讨论使用偏振如果是选中的,偏振将被用来检定光线能量,传播,吸收,和薄膜的影响如果分离光线是选中的,那么使用偏振被自动选中,因为精确的光线分离需要使用偏振光线分离如果选中,光线将根据先前章节中描述的接触面属性分离光线散射如果选中,光线将根据散射面的属性散射终止停止光线追迹,该动作需要一个较短的时间自动更新如果选中,所有检测器被周期性的刷新,因此进程是被监控的#__处理器选择处理器数,用来把光线追迹任务分开可能有超过1个的处理器被选择,至于在单个处理器的计算机上,这种情况下,单处理器可以把时间共享给多个同时进行的任务当进行一个光线追迹时,需要了解一些重要的事项当检测器被清空时,在每个显示器中的能量计数重置为零一旦追迹按钮被选择,ZE__X将为每个光源正确地追迹指定的分析光线数,光源在NSC编辑器中列出每个光源有用瓦特表示的功率所给光源的总体功率除以被追迹光线的总数得到每条光线的初始亮度举例说明,有一个5瓦特功率的光源,追迹的光线为,那么每条光线的最初功率是瓦特所有要追迹的光线还没有追迹完,光线追迹就被终止了;那么在检测器对象内列出的总计功率和最高功率是不正确的;虽然,对于被追迹的光线数来说,光线分布是正确的分析是不能被暂停和再续的;所以,一旦光线追迹被终止,再次选择追迹,将开始的是一个新的追迹如果检测器被清空,当追迹被__,那么光线完全追迹一遍,当追迹再次__;所有的检测器显示的总计功率是两次追迹的总和ZE__X没可靠的方法,去了解在检测器两次清空之间,有多少次光线追迹;因为光源可以随时增加,删除,或修改对于精确的功率计算,在追迹之前要清空检测器;在早先没有终止过的情况下,单个追迹可以被执行定义多边形对象多边形对象是用户定义对象,是由3D空间内的三角形__组成的对象用一个简单的ASCII码文件来定义,该文件用扩展名POB结尾(用于多边形对象)文件格式可以用任何文本文件编辑器来建立和编辑文件由一连串的数据行组成每行的开头是单个字母或符号,后面的是描述符号的数据提供的符号和它们的含义定义如下注释符号!注释符号“!”用来定义注释行语法!这里是注释行举例!一个棱镜不可见符号连接顶点的连线没有画出(如两个相邻三角形之间的直线,位于同一个平面),可以标记为不可见标记两个顶点为不可见,使用符号“”,后面是两个顶点的数值任何连接标记顶点的直线将不被画出这只对3D版面结构有影响,对多边形制图来说,它是严格的一个修饰上的增加语法IV1V2举例V79注意,顶点数必须是整数在空间中数是离散的I命令必须在任何涉及不可见顶点的三角形或矩形之前顶点符号V顶点通过跟随在符号“V”后的顶点数和顶点X,Y,和Z坐标来定义语法举例注意,顶点数必须是整数,X,Y,和Z坐标是浮点数在空间中数是离散的三角标记符T三角形由三个相连的顶点来定义语法顶点数必须是整数,顶点先前定义在文件中如果面是吸收面,那么“”标记值为-1,如果为反射面,该值为1,如果为折射面,该值为0注意,使用这个标记时,允许在同一个多边形对象内的某些三角形是反射的,而其它的是折射的或吸收的是一个整数,定义小平面属于哪个涂层组细节请参考上面的“涂层组”一节如果标记省略了;涂层组0是默认的举例它定义了一个由顶点1,2,和3连成的折射的三角形,所涂的材料是涂层组2矩形标记R矩形由四个相连的顶点来定义,其它方面,非常类似于三角形在内部,把矩形转化为两个三角形语法顶点数必须是整数,顶点先前定义在文件中如果面是吸收面,那么“”标记值为-1,如果为反射面,该值为1,如果为折射面,该值为0注意,使用这个标记时,允许在同一个多边形对象内的某些三角形是反射的,而其它的是折射的或吸收的是一个整数,定义小平面属于哪个涂层组细节请参考上面的“涂层组”一节如果标记省略了;涂层组0是默认的举例它定义了一个由顶点1,2,3,和4连成的反射的矩形,所涂材料是涂层组0对边形对象内的最大三角形数多边形对象包含的三角形数,没有固定的上限最终的限止取决于计算机的可用虚、实内存容量每个三角形占用100个字节的内存同时还要保留多分透镜数据拷贝,按这样的规则处理,每个三角形需要500个字节的内存一个有2000个三角形的对象需要大约的自由内存空间另一个比较实际的限止是计算机的速度;如果三角形的数量很巨大,那么会很明显地慢下来POB文件举例这是一个完整的POB文件,定义了一个折射材料的立方体该文件包含的是例子立方体的8个面都属于涂层组08个“V”命令定义了立方体的8个角的坐标6个“R”命令定义了立方体的6个面注意,面的宽度是2个单位,后表面顶点的Z坐标也被定义为2个单位;因此外形是一个__的立方体所有坐标相对于物体的参考点;这种情况下参考点是前表面的中心为了使参考点位于立方体的中心,改变顶点的定义为定义对象机械CAD程序一般都支持STL格式来描述任意对象对象被模拟成三角形的__,三角形的全局顶点被写出到文件中对于小平面对象,STL是一个不错的格式对于光滑曲线对象,如透镜,STL是一个近似模式,该模式对于一些非成像系统有可接受的精度STL格式有二进制和ASCII码两种;ZE__X支持这两种格式要使用STL对象,则在对象行的注释栏里,选择对象类型为“STL”对象,并且输入文件名(不带STL扩展名)STL文件必须放置在\O__ECTS目录下面STL对象内三角形的最大数STL对象包含的三角形数,没有固定的上限最终的限止取决于计算机的可用虚、实内存容量每个三角形占用100个字节的内存同时还要保留多分透镜数据拷贝,按这样的规则处理,每个三角形需要500个字节的内存一个有2000个三角形的对象需要大约的自由内存空间另一个比较实际的限止是计算机的速度;如果三角形的数量很大,那么会很明显地慢下来STL文件举例在\O__ECTS目录中可以发现一些STL文件的例子小平面对象专门需要考虑的事项光线追迹通过小平面对象在数学意义上,通常是简单的,有一个主要的例外如何把握光线在两个小平面的公共边缘的截取的“正确性”这一特殊情况前文中,“正确性”指是的计算机的数字精度限止对所有光线追迹运算法则,ZE__X使用双精度64位数,这将产生12位十进制精度然而,平方根和其它数学算法经常用到,许多计算的实际精度稍微要低一点如果光线通过两个小平面的边缘,ZE__X通常认为,光线好像只通过第一个小平面创建的方案另一个被忽略了对于大多数光学系统,如小平面反射和棱镜,这很少引起问题对于确定的系统,忽略一个方案,对于确定通过对象的关键光线,是很有意义的共同的难点是追迹光线通过一个屋脊棱镜或立方体的角,其中的一个公共边正好放置在沿着引入光束的X或Y轴上对于屋脊棱镜这个情况,追迹光线直接沿着屋脊边缘,将使光线转向90度,胜于有意的控制反射向左或向右偏移屋脊轴一个微小的量,方便的避免了问题;使光线在一个时刻“看到”一个面一个X的偏移量大约是1E-6个透镜单位(当透镜单位是毫米时,该偏移量只有1纳米)就够了通常,使用随机生成光线设置,如那些在图像分析或动点图表内的光线设置,将消除该问题注意,所有的实际屋脊棱镜或角,有非常小的边缘距时,将自然地不能“正确地”反射或折射光线,这归因于制造的局限性和物理上的光学冲突例文件在ZE__X的\SAMPLES文件夹内,提供了很多例文件这里有一个样本文件NAC,它包含了许多NSC对象,这些对象排列在一个光管内这个图是通过使用3D版面结构的“随机”光线模式来画出的,只有一条光线被追迹在离开右侧,通过出射端口之前,注意,光线在不同的对象内完成反射,折射,或全反射其它的例文件被包含在\__PLES文件夹内;文件名的首字母段是NSC第十七章优化介绍ZE__X提供了十分强大的优化功能,它有能力去改善那些给出一个合理的起始点和一系列参变量的镜头设计参变量可以是曲率,厚度,玻璃,圆锥系数,参数数据,特殊数据,和一些多种结构的数值数据ZE__X使用了活动的阻尼最小二乘法,这个运算法则能够优化由加了权重的目标值组成的评价函数,这些目标被值称为“操作数”ZE__X有一些不同的默认评价函数,这些将在后面的章节中介绍在评价函数编辑界面中可以很容易地改变这些评价函数,有关这一过程的详细内容请参见“评价函数的修改”一节优化需要三个步骤1)一个可以进行光线追迹的合理光学系统;2)变量的设定;3)评价函数的设定合理的光学系统是一个比较模糊的概念,它仅仅意味着通过优化运算法则将一个缺乏考虑的设计方案转化成一个特殊的方案是不可能的(虽然有一些例外情况)变量和那些为了优化运算法则能取得一些进展而至少有一个的因素,在各种不同编辑界面中将详细说明,这些将在下一节中叙述为了得到优化界面,请选择工具,优化在使用优化之前,你必须指定所有的变量这一章中叙述的优化功能使用的运算法则被设计用来查找评价函数的“局部”最小值然而,ZE__X-XE和EE也有能力去搜索评价函数的“全局”最小值全局最小值是一个评价函数的最小可能值,如果评价函数选择合适,那么这意味着是这个问题的最有可能的解决方案全局优化功能不适合于初学者,也不适合那些交互式的设计详细内容请参见“全局优化”一章变量的选择在镜头数据编辑界面中,当高亮条在要改变的参数上时,按Ctrl-Z可设定变量以供优化使用注意Ctrl-Z是一个切换器多重结构和特殊数据的编辑界面中也包含可用Ctrl-Z设成变量的数值数据玻璃不能直接设成变量,因为它们是不连续的为了优化玻璃,请参见本章后面的“玻璃优化的选择”部分默认的评价函数的定义评价函数是一个如何使一个光学系统接近一组指定的目标的数值表示ZE__X使用了一系列操作数,它们分别代表系统不同的约束和目标操作数代表的目标如像质,焦距,放大率,和其他一些这些评价函数与列表中的每个操作数的目标值和实际值之差平方的加权和的平方根成比例评价函数是这样定义的,所以0值代表理想状态优化运算法则将使这些函数值尽可能小,所以评价函数应该是你想系统达到的结果的一种表示也不是非要用默认的评价函数,你可以如后面介绍的那样来构建你自己的评价函数定义一个评价函数的最容易的方法就是在评价函数编辑界面的菜单条中选择工具,默认评价函数选项,这时出现一个对话框,这将允许你选择一些选项来构建默认评价函数每个选项都将在下面的段落中进行介绍优化类型的选择ZE__X可以使用几种不同评价函数类型默认评价函数通过使用四个基本选择来构建的,它们是优化类型,数据类型,参考点,和综合方法这些选择在下表中进行叙述默认优化类型名称说明RMSRMS是均方根的简称到目前为止,这种类型使用最为广泛RMS是所有单个误差平方的平均值的平方根PTVPTV是波峰到波谷的简称在一些不常见的情况,RMS和误差的最大范围同样不重要,例如,所有的光线要到达探测器或光纤的圆形区域内的情况在这些情况下,波峰到波谷(PTV)可能是判断执行结果的一种比较好的指示器这种评价函数类型将努力减小PTV误差范围默认优化数据类型名称说明W__efront波前差是在波形中测量的像差SpotRadius在像平面上的横向光线像差的半径范围SpotX在像平面上的横向光线像差的X方向范围SpotY在像平面上的横向光线像差的Y方向范围SpotXandY在像平面上的横向光线像差的X方向和Y方向的范围这X和Y成分被分别考虑,但一起被优化除了保留像差的符号外,其他的都与SpotRadius相似,这符号将产生一些比较好的其他结果注意在计算像差半径时,将去掉符号默认的优化参考点名称说明__ntroid数据的RMS和PTV计算是以从视场点得到的所有数据的质心为参考的质心参考通常是首选,特别是对于波前优化对于波前优化,涉及到质心减去活塞,波前的X-倾斜和Y-倾斜,它们中没有一个是降低像质的当彗差存在时,因为彗差使像心偏离主光线,所以质心参考还将产生一些有用的结果过去使用主光线是因为它方便计算,但实际上是当ZE__X认为没有执行损失时来处理它的复杂部分的Chief数据的RMS和PTV计算是以主波长的主光线为参考的Mean这项选项仅当在选择的优化数据类型为波前时才有效仅除了减去的是活塞(平均波前),而不是X-和Y-倾斜外,平均参考的其他方面都与质心参考类似由于光程差为0的精确点是任意的,所以对于那些质心参考不是首选的情况,平均参考通常优先于主光线参考评价函数的物理意义注意评价函数的数值是有其物理上的意义的如果评价函数是RMS-W__efront-__ntriod,那么评价函数的数值是波形的波前均方根误差;如果评价函数是RMS-SpotRadius-Chief初学的设计者经常会问斑点半径的均方根评价函数会产生一个与波前均方根评价函数不同的合适方案它们不一样的基本的原因是光线像差是与波像差的导数成比例的,因此,期望一项的最小值与另一项的最小值相对应是不合实际的通常使用的处理规则是如果系统接近衍射极限(假定PTV波前误差小于2个波长),那么就使用波前差,否则则使用斑点半径通常讲,以质心为参考的评价函数优先于以主光线为参考的评价函数然而,最好的方法总是用不同的评价函数来重新优化最后的方案,来检验哪个评价函数为要设计的系统提供一个最好的结果例如,以质心为参考的波前差均方根通常能产生较好的低频率MTF响应,但其中频率MTF响应则比以主光线为参考的均方根优化的差瞳孔综合方法的选择这里有两种用来构建评价函数的瞳孔综合方法高斯积分法(GQ)和距阵法(RA)对于差不多全部的有实际意义的情况来说,GQ法则具有许多优点GQ法则使用一些精心挑选的加权的光束来计算在入瞳面上的RMS和PTV像差(严格地说,PTV法则不是GQ法则,但很相似)在一些瞳孔照度分布函数和GQ评价函数法则中使用的所有光线的权重是根据在波长和视场对话框中设定地权重而定的对于RMS评价函数,使用的权重和光束的选择是基于在由G.W.ForbesJ.Opt.Soc.Am.A写的论文Vol.5No.11November1998p1943中叙述的方法;对于PTV评价函数,光束的选择是基于Chebyshev多项式的解答,这在剑桥大学出版社出版的《数值方法》中描述;如果你对这些方法的原理和精度的详细信息感兴趣,请参见这些参考书GQ比其他一些已知的方法精确的多,而需要的光线则较少使用渐晕因子时,由于光线模式只是简单重新分布,所以GQ也能计算得很好RA法则追迹通过光瞳的一网格的光线“网格”尺寸确定了被追迹的光线的数目,这将在后面的章节中介绍“删除渐晕”选项(这也在后面的章节中介绍)允许将渐晕光线从光束中删除上文中提到的渐晕光线是那些被表面孔径剪截的光线,而不是那些由于使用渐晕因子而改变的光线(参见“约定和定义”一章)RA的优点是能够精确地计算渐晕在评价函数中影响,这对于那些故意拦住有问题的光线的系统,如挡光望远镜和照相机镜头,是很有用的RA的另一优点是速度和精度通常,它比GQ法则需要更多的光线来完成一给定的精度最后一条除非你使用表面孔径,否则不要使用RA法则环带(Rings)“环带”设定仅在GQ法则中使用,它确定了每个视场和每种波长将有多少条光线被追迹对于轴上视场(旋转对称系统中0视场角),光线的数量等于环带的数量对于对称系统的其他所有视场,每个环带要追迹的光线的数量等于“臂”数的一半由于系统的左右对称性,仅仅只有一半的光线被追迹对于每种指定的波长都要追迹每一条光线例如,如果你的系统有一个轴上视场、两个轴外视场、三种波长、四个选择的环带,则要追迹的光线的数量为3*4+4*3+4*3=84对于那些不旋转对称的系统,每个环带要追迹的光线的数量等于“臂”数,而不依赖于视场在前面的哪个例子中,这意味着3*3*4*6=216条光线ZE__X将自动为你计算这些数值;在这里介绍它的唯一的理由是因为你应理解默认的评价函数是如何定义的越多的光线被追迹,优化运行的时间就越长臂Arms“臂”设定也仅仅在GQ法则中使用它确定了瞳孔上有多少光线的半径臂被追迹默认6条等间隔的臂被追迹(或者如果系统是旋转对称的则为3条)这个数值可以被变成8,10,或者12对于大部分普通的光学系统,6条臂已足够了你应该根据你的系统存在的像差状态来选择环带和臂的数量确定正确的环带数量的一个简单的方法是先选择最小值,1然后进入优化对话框记下评价函数现在返回默认函数工具,选择两个环带如果评价函数变化得很多,那么返回默认函数工具,选择三,如此直到评价函数不再明显改变(可能是1%)重复这个过程来选择臂数(6条臂差不多总是足够的)选择比要求更多的环带和臂并不能改善优化结果,它只会不必要地降低运算法则的速度追迹更多的光线不能帮助你找到更好的解决方案选择比要求更多的环带和臂并不能改善优化结果,它只会不必要地降低运算法则的速度网格Grid“网格”仅由RA法则使用,它的值决定了要使用的光线的数量网格尺寸可以是4*4(每种波长在每个视场中有16条光线),6*6(每种波长在每个视场中有36条光线)如果网格上的光线落在入瞳的外面,那么这条光线将被自动省略,因此实际使用的光线要比网格尺寸的乘积少通常选择大的网格尺寸来得到更精确的结果,其代价是降低执行速度然而,选择大的网格密度和之后选择“删除渐晕”选择栏(这将在以后的章节中介绍)可能会有一个优点其原因是大的网格尺寸会以光线充满整个光瞳,然后将那些被拦住的操作数删除掉它的结果将是一个正确反映系统孔径的合理的光线数量删除渐晕DeleteVignetted“删除渐晕”选择栏仅被RA法则使用如果它被选择,那么评价函数使用的所有光线都将在整个系统中被追迹,如果某条光线被某一表面孔径拦住,后者它未到达某一表面,或者它在某一表面上发生全反射,那么它将从评价函数中被删除这将使评价函数中的光线的总数保持为一最小值它的缺点是如果一个方案被优化时其渐晕改变了,那么它的评价函数将不得不被更新如果可能的话应使用渐晕因子后再用GQ法则,它是比使用删除渐晕更好的选择如果需要,可以在优化过程中通过用SVIG在评价函数中调整渐晕因子注意,不管光线是否被拦住,ZE__X都将尽量追迹评价函数中定义的每条光线例如,假设主光线的高度已用REAY定下来了,并且有一个中心挡光拦住了主光线,但ZE__X仍将追迹主光线并使用这操作数结果,就好象它可以被追迹一样ZE__X不能检查、判定光线是否被拦住,因为它在优化过程中引入了一个实质的操作通常,要避免由表面孔径引起的光线渐晕,如果可能请使用渐晕因子来确定光束的形状尺寸因为要在一部分未被拦住的光线的基础上进行优化,就必须定义一个宏指令来执行所要求的计算然而,这个方法在优化中几乎无效,因为当光线在被拦住与否之间不规则跳动时,镜头参数的微小的变化将会导致评价函数不连续的变化设定厚度边界值Settingthicknessboundaryvalues边界约束可以自动产生,并通过检查设定的空气和/或者玻璃的边界值使其包含在评价函数之中如果它被选择,那么操作数MNCG、MXCG和MNEG被加到评价函数之中来分别限制玻璃面的最小中心厚度、最大中心厚度和最小边缘厚度;操作数MNCA、MXCA和MNEA被加到评价函数之中来分别限制空气空间的最小中心厚度、最大中心厚度和最小边缘厚度自动边界约束的特点意味着在有或者没有平面镜的光学系统中可以节省常规边界约束更复杂的镜头,如那些带有复杂的光轴断点或者多重结构的系统,需要手动将一些附加的边界约束加到评价函数中起始面StartAt“起始面”选项被用来在评价函数编辑界面的操作数列表中的指定位置上加入默认评价函数ZE__X将尽量把默认评价函数放在已存在的对象之后如果默认评价函数已被编辑,那么用来确定起始点的运算法则可能会无效为了控制默认起始值,请参见操作数DFMS的解说假设轴对称AssumeAxialSymmetry如果它被选择,那么在构造和计算评价函数时,默认评价函数将使用镜头的左右和旋转对称性这样更少的光线将被追迹,加快了优化的速度而不降低精度在那些带有光轴断点的系统和不旋转对称的系统中,默认值是不选,这意味着不使用对称性然而,如果你正在设计一个镜头,ZE__X认为它是不对称的,但是它的不对称不影响像差,那么可以不考虑这个系统对称性的默认值是否有用例如,如果使用了一些倾斜而平直的折叠平面镜,这些平面镜并不会消除系统的左右对称性,但ZE__X将会默认系统的对称性已不存在了一些梯度折射率表面也使用不对称的折射率变化条件,它常常为0(它们仅仅在公差规定中使用)在一些情况下,选择这个选择栏可以加快优化速度也可参见操作数“USYM”的叙述如果你不理解这一特性,那就使用它的默认值忽略垂轴色差IgnoreLateralColor默认的话,对于每个视场ZE__X以一个公共的参考点来引用RMS或PTV计算对于每一个视场点,所有波长的所有光线都被追迹,并且主波长的主光线或者所有光线的质心被用来作为参考点如果“忽略垂轴色差”被选择,那么每个视场都要计算一个__的参考点这对于设计那些有意将各种波长的色光分开的系统,如一个棱镜或者分光系统,是十分有用的这个选项可以使评价函数__优化各种色光相对X权重RelativeXWeight当计算RMS或者PTV的X+Y像斑评价函数时,相对X权重是用来加在垂轴像差的X成分上的额外权重这个设置对其他评价函数没有影响如果相对X权重小于统一值,那么Y成分的权加得很重;如果这个相对X权重大于统一值,那么X成分得权加得很重;如果等于默认统一值,那么两个成分平等地加权这个控制对于那些有意形成间隙像的系统,如分光系统,是十分有用的有关默认评价函数的缺陷默认的评价函数易于建立,在数值上有效,以及适用于大量的优化问题然而,大部分光学设计在设计过程中,需要对默认评价函数进行扩展或修改如下节所介绍那样,ZE__X在评价函数的定义中提供了重大的机动性注意,如果波长或视场的数值或权重改变了,那么你必须重建默认评价函数;如果你正在使用RA法则,在优化过程中渐晕影响略有变动,就必须重建默认评价函数如果波长或视场的数值或权重改变了,必须重建默认评价函数有关照明光束的优化如果没有定义光瞳的照度分布函数(有关光瞳的照度分布函数定义的详细内容,参见“系统”一章),ZE__X在构建默认评价函数时采用均匀照明如果照明是不均匀的,那么默认评价函数中的光线将根据照度分布因子来确定权重由于选择的光线可能会不足于用来充分描绘照明光束,因此在使用照度分布因子时要使用大量的光线(前面已说明的)关于照度分布函数的更多的内容,请参见“约定和定义”一章评价函数的修改用户可以修改评价函数为了改变评价函数,在主菜单栏中选择编辑,评价函数可以使用插入或删除键来添加新的操作数或者删除一些操作数通过选择工具,更新,可以更新当前评价函数值和每个操作数的值操作数的设置过程是在第一列中键入名称,然后在余下的数据域中填入数据定义一个操作数可能需要八个数据域Int1Int2HxHyPxPy目标值,和权重Int的值是一个整数参量,它的含义依赖于选择的操作数通常,Int1是表面指标,Int2是波长指标,但不一定总是这样不是所有的操作数都使用所有提供的数据域对于那些使用Int1来指出表面编号的操作数,这个参数说明了在哪个表面上求出对象的值同样的,当Int2被用作波长指示符时,它说明了将使用那种波长Int2必须是等于波长编号的整数值参数Int1和Int2还有其他的用途,如下所述许多操作数要使用Hx,Hy,Px,和Py;它们是归一化的视场和光瞳坐标(参见“约定和定义”一章中的“归一化的视场和光瞳坐标”部分)注意ZE__X不会通过检查来判断指定的Hx、Hy、Px和Py坐标是否在单位圆之内例如,一个坐标为(1,1)的光瞳实际上是在入瞳的外面,但当追迹那些光线时,除非这些光线在几何上不能被追迹,否则不会出现错误信息目标值是想要指定参数达到的值将目标值和操作数值的差值平方,总计所有操作数的这个值来产生评价函数值目标值和操作数值本身是不重要的,重要的是两者的差值差值越大,其对评价函数的贡献就越大权重对于哪个参数也是相当重要的除了在特殊情况下用-1外,权重可以是大于0的任何数当一个操作数的权重为0,优化法则计算时将忽略这个操作数如果权重大于0,那么这个操作数将被作为一个“像差”,随着评价函数被最小化如果权重小于0,ZE__X将把这个权重严格地设为-1,这表明这个操作数将被作为一个Lagrangian乘数Lagrangian乘数将强迫优化法则去寻找一个能严格符合指定约束的解决方案,而不管其对其他操作数的影响评价函数定义如下所有i的总和仅包括正权重的操作数,而所有j的总和仅包括Lagrangian乘数操作数选择这样的约定以便于当符合条件时,增加用来控制边界条件的Lagrangian乘数不会对评价函数产生影响除非有一个强制要求需要用Lagrangian乘数,否则一般将不用它虽然有例外情况,但Lagrangian乘数会降低优化速率,如果光学系统与评价函数最小值差得很远,它会执行得很差尽管在优化调用之间需要重新调整权重,但使用加了权重的约束条件通常更加可靠优化操作数下面的表格对那些可用的操作数进行了说明第一个表格是“快速参考”指南,它根据综合主题对操作数进行了分类第二个表格提供了每个操作数(按字母顺序排列)的详细说明,并规定了哪些操作数使用哪些数据域注意,在详细说明的表格中一些操作数(如SUMM)使用Int1和Int2来表示其他参数,而不是表面和波长如果操作数不使用某个数据域,则显示“—”优化操作数分类类别相关操作数基本光学特性EFFL,PIMH,P__G,A__G,ENPP,EXPP,LINV,WFNO,POWR,EPDI,ISFN,EFLX,EFLY,SFNO,TFNO像差SPHA,CO__,ASTI,FCUR,DIST,DIMX,AXCL,LACL,TRAR,TRAX,TRAY,TRAI,OPDC,PETZ,PETC,RSCH,RS__,RWCH,RW__,ANAR,ZERN,TRAC,OPDX,RSRE,RSRH,RWRE,TRAD,TRAE,TRCX,TRCY,DISG,FCGS,FCGT,DISC,OPDM,RWRH,BSERMTF数据MTFT,MTFS,MTFA,MSWT,MSWS,MSWA,GMTA,GMTS,GMTT包围圆能量DENC,GENC镜头数据的约束TOTR,CVVA,CVGT,CVLT,CTVA,CTGT,CTLT,ETVA,ETGT,ETLT,COVA,COGT,COLT,DMVA,DMGT,DMLT,TTHI,VOLU,MNCT,MNET,MXCT,MXET,MNCG,MNEG,MXCG,MXEG,MNCA,MNEA,MXCA,MXEA,ZTHI,SAGX,SAGY,CVOL,MNSD,MXSD,XXET,XXEA,XXEG,XNET,XNEA,XNEG,TTGT,TTLT,TTVA,T__S,MNCV,MXCV,MNDT,MXDT参数数据的约束P1VA,P1GT,P1LT,P2VA,P2GT,P2LT,P3VA,P3GT,P3LT,P4VA,P4GT,P4LT,P5VA,P5GT,P5LT,P6VA,P6GT,P6LT,P7VA,P7GT,P7LT,P8VA,P8GT,P8LT特殊数据的约束XDVA,XDGT,XDLT玻璃数据的约束MNIN,MXIN,MNAB,MXAB,MNPD,MXPD,RGLA,__OS,GT__,INDX近轴光线数据的约束PARX,PARY,PARZ,PARR,PARA,PARB,PARC,PANA,PANB,PANC,PATX,PATY,YNIP实际光线数据的约束REAX,REAY,REAZ,REAR,REAA,REAB,REAC,RENA,RENB,RENC,RANG,OPTH,DXDX,DXDY,DYDX,DYDY,RETX,RETY,RAGX,RAGY,RAGZ,RAGA,RAGB,RA__,RAIN,PLEN,HHCN,RAID,RAEN,RAED,I__E元素位置的约束GLCX,GLCY,GLCZ,GLCA,GLCB,CLCC系统数据的改变CONF,PRIM,SVIG一般数学操作ABSO,SUMM,OSUM,DIFF,PROD,DIVI,SQRT,OPGT,OPLT,CONS,QSUM,EQUA,MINN,__XX,ACOS,ASIN,ATAN,COSI,SINE,TANG类别相关操作数多重结构变焦数据CONF,ZTHI,MCOV,MCOL,MCOG高斯光束数据GBWA,GBW0,GBWZ,GBWR,GBWD关于梯度折射率控制的操作数I1GT,I2GT,I3GT,I4GT,I5GT,I6GT,I1LT,I2LT,I3LT,I4LT,I5LT,I6LT,I1VA,I2VA,I3VA,I4VA,I5VA,I6VA,GRMN,GRMX,LPTD,DLTN幻像控制GPIM光纤耦合控制FICL带ZPL宏指令的优化ZPLM用户自定义操作数UDOP评价函数控制操作数BLNK,ENDX,USYM,DMFS,SKIS,SKIN非连续元件系统对象数据的约束NPXG,NPXL,NPXV,NPYG,NPYL,NPYV,NPZG,NPZL,NPZV,NTXG,NTXL,NTXV,NTYG,NTYL,NTYV,NTZG,NTZL,NTZV,NPGT,NPLT,NPVA光学虚拟全息系统的光学结构的约束CMFV优化操作数和数据域的用法名称说明Int1Int2HxyPxyABSO绝对值操作数编号——ACOS指定编号的操作数的值的反余弦值如果标记是0,则其单位为弧度,否则为度操作数编号标记—A__G角放大率这是像空间和物空间之间的近轴主光线角度的比值对于非近轴系统无效—波长—ANAR在像面上测量的相对于主波长中主光线的角度差半径这个数定义成1-cosθ,这里θ是被追迹的光线与主光线之间的角度参见TRAR—波长—ASIN指定编号的操作数的值的反正弦值如果标记为0,则其单位为弧度,否则为度操作数编号标记—名称说明Int1Int2HxyPxyASTI指定表面产生的像散贡献值,以波长表示如果表面编号值为0,则是针对整个系统这是由塞得和数计算得到的第三级色散,对非近轴系统无效表面波长—ATAN指定编号的操作数的值的反正切值如果标记为0,则其单位为弧度,否则为度操作数编号标记—AXCL以镜头长度单位为单位的轴向色差这是两种定义的最边缘的波长的理想焦面的间隔这个距离是沿着Z轴测量的对非近轴系统无效———BLNK不做任何事情用来将操作数列表的各个部分分隔开在操作数名称右边的空白处将随意地输入一注释行;这个注释行将在编辑界面和评价函数列表中同样显示———BSER瞄准误差瞄准误差定义成被追迹的轴上视场的主光线的半坐标除以有效焦距这个定义将产生像的角度偏差的测量—波长—CMFV结构评价函数值这个操作数调用了在两个用来定义一个光学虚拟全息系统的结构系统的任一个中定义的评价函数结构编号的值是1或2,分别代表第一或第二结构系统操作数编号可以是0,这将从这个结构系统中获得整个评价函数的值,也可以是整数,这说明了从中记录数据值的操作数行号例如,假定结构编号是2,操作数编号是7,CMFV将获得第2个结构文件的评价函数中第7个操作数的值如果在这个被优化的可逆系统中有一个以上的光学虚拟全息表面,结构编号可以加上2来指代使用的第二个表面的参数,或者加上4来指代使用的第三个表面的光学结构,等等例如,值为7的结构编号指代现存的第四个光学虚拟全息面的第一个结构系统结构编号操作数编号—COGT边界操作数,它强制使指定编号的表面的圆锥系数大于指定的目标值表面编号——COLT边界操作数,它强制使指定编号的表面的圆锥系数小于指定的目标值表面编号——名称说明Int1Int2HxyPxyCO__指定表面产生的彗差贡献值,以波长表示如果表面编号值为0,则是针对整个系统这是由塞得和数计算得到的第三级彗差,对非近轴系统无效表面编号波长—CONF结构这个操作数用来在评价函数求值过程中改变结构编号,这将允许对全部结构进行优化这个操作数不用目标值和权重这两栏新编号——CONS常数值这个操作数用来为其他操作数的计算输入一个常数值这个值与目标值相同———COSI指定编号的操作数的值的余弦值如果标记是0,则其单位为弧度,否则为度操作数编号标记—COVA圆锥系数值得到一个表面的圆锥系数表面编号——CTGT中心厚度大于这个边界操作数强制使指定编号的表面的中心厚度大于指定的目标值也可参见“MNCT”表面编号——CTLT中心厚度小于这个边界操作数强制使指定编号的表面的中心厚度小于指定的目标值也可参见“MXCT”表面编号——CTVA中心厚度值强制使指定编号的表面的中心厚度等于指定的目标值表面编号——CVGT曲率大于这个边界操作数强制使指定编号的表面的曲率大于目标值表面编号——CVLT曲率小于这个边界操作数强制使指定编号的表面的曲率小于目标值表面编号——CVOL圆柱体体积这个操作数计算了包含指定范围的表面的最小圆柱体的体积,以镜头长度的立方为单位在计算中仅使用球面顶点和半口径,不用矢高指定的表面范围内不包含坐标断点第一个表面的编号最后一个表面的编号—CVVA曲率值这个操作强制使指定编号的表面的曲率等于指定的目标值表面编号——名称说明Int1Int2HxyPxyDENC衍射法的包围圆能量这个操作数计算指定包围圆,矩形,X方向,Y方向能量的区域的半径(径向),以微米为单位Int1指采样密度,1是32*32,2是64*64,等等Int2是整数的波长编号;0代表全部波长Hx指视场编号Hy是要求能量的区域,必须在0和1之间,包含这两个数Px是指类型1代表包围圆,2代表X方向,3代表Y方向,4代表矩形如果采样密度太低,则得到的半径值为1e+10也可参见GENC采样密度波长见左所述DIFF两个操作数之差(操作数1-操作数2)这两个自变量是要参加减法运算的操作数的行号操作数1操作数2—DIMX最大畸变值它与DIST相似,只不过它仅规定了畸变的绝对值的上限视场的整数编号可以是0,这说明使用最大的视场坐标,也可以是任何有效的视场编号注意,最大的畸变不一定总是在最大视场处产生得到的值总是以百分数为单位,以系统作为一个整体这个操作数对于非旋转对称系统可能无效视场波长—DISC归一化的畸变这个操作数对整个可见视场计算标准化畸变,得到对于f-θ条件下的最大非线形度值的绝对值这个操作数对于那些f-θ镜头的设计十分有用—波长—DISG广义畸变,以百分数表示这个操作数计算在任意波长、任意视场的光瞳上任意光线的畸变,以任意一个视场为参考使用方法和所做的假设与在分析菜单一章中介绍的网格畸变一样参考视场波长是名称说明Int1Int2HxyPxyDIST指定表面产生的畸变贡献值,以波长表示如果表面编号值为0,则使用整个系统同样,如果表面编号值为0,则畸变以百分数形式给出这是由塞得系数计算出的第三级畸变,对与非近轴系统无效表面编号波长—DIVI第一个操作数除以第二个操作数的除法这两个自变量是参加除法运算的操作数的行号操作数1操作数2—DLTNΔN计算梯度折射率表面的最大和最小轴上折射率之差通过计算表面两端的矢高来计算要用的最大和最小Z坐标参见“梯度折射率表面的使用”一节表面编号波长—DMFS默认评价函数的起始面如果后来创建了一个默认评价函数,这个操作数只是用来指明其被附加在哪个面之后的一个标记在这个操作数之后显示的行号和在默认评价函数对话框中的默认的行号“起始面”一样———DMGT口径大于这个边界操作数强制使指定编号的表面的口径大于指定的目标值这个口径值是在主电子表格中显示的半口径的两倍表面编号——DMLT口径小于这个边界操作数强制使指定编号的表面的口径小于指定的目标值这个口径值是在主电子表格中显示的半口径的两倍表面编号——DMVA口径值这个操作数强制使指定编号的表面的口径等于指定的目标值这个口径值是在主电子表格中显示的半口径的两倍表面编号——DXDX轴向X像差相对于X光瞳坐标的导数这是光线特性曲线图在指定光瞳坐标处的斜率—波长是DXDY轴向X像差相对于Y光瞳坐标的导数这是光线特性曲线图在指定光瞳坐标处的斜率—波长是DYDX轴向Y像差相对于X光瞳坐标的导数这是光线特性曲线图在指定光瞳坐标处的斜率—波长是名称说明Int1Int2HxyPxyDYDY轴向Y像差相对于Y光瞳坐标的导数这是光线特性曲线图在指定光瞳坐标处的斜率—波长是EFFL有效焦距,以镜头长度单位表示它是针对近轴系统的,对于非近轴系统可能会不准确—波长—EFLX在现定X平面上的,指定范围内的表面的主波长的有效焦距,以镜头长度单位表示第一表面的编号最后表面的编号—EFLY在现定Y平面上的,指定范围内的表面的主波长的有效焦距,以镜头长度单位表示第一表面的编号最后表面的编号—ENDX结束执行终止评价函数的计算所有余下的操作数都被略过———ENPP相对于第一个面的入瞳位置,以镜头长度单位表示这是近轴光瞳位置,仅对中心系统有效———EPDI入瞳口径,以镜头长度单位表示———EQUA平等操作数这个操作数强制使所有在指定范围内的操作数有一个在由目标值指定的公差范围之内的相同的值这个操作数的值是这样计算的如果每个值与平均值之差超出了目标值,则找到指定范围内的所有值的平均值,再求出差值的绝对值的总和参见SUMM和OSUM第一个最后一个—ETGT边缘厚度大于这个边界操作数强制使指定编号的表面的边缘厚度大于指定的目标值如果代码为0,则边缘厚度是在沿着+y轴方向的半径值为半口径处计算的;如果为1则沿着+x轴方向;如果为2则沿着-y方向;如果为3则沿着-x方向也可参见“MNET”表面编号代码—ETLT边缘厚度小于这个边界操作数强制使指定编号的表面的边缘厚度小于指定的目标值如果代码为0,则边缘厚度是在沿着+y轴方向的半径值为半口径处计算的;如果为1则沿着+x轴方向;如果为2则沿着-y方向;如果为3则沿着-x方向也可参见“MXET”表面编号代码—名称说明Int1Int2HxyPxyETVA边缘厚度等于强制使指定编号的表面的边缘厚度等于指定的目标值如果代码为0,则边缘厚度是在沿着+y轴方向的半径值为半口径处计算的;如果为1则沿着+x轴方向;如果为2则沿着-y方向;如果为3则沿着-x方向也可参见“MNET”表面编号代码—EXPP相对于第一个面的出瞳位置,以镜头长度单位表示这是近轴光瞳位置,仅对中心系统有效———FCGS归一化的弧矢场曲这个场曲值是对于每种波长、每个视场计算的对这个值归一化,得到一个合理的结果,甚至是对于非旋转对称系统也适用参见分析菜单一章中的场曲特性—波长Hx,HyFCGT归一化的子午场曲;参见FCGS—波长Hx,HyFCUR指定表面产生的场曲贡献值,以波长表示如果表面编号值为0,则是计算整个系统的场曲这是由塞得系数计算出的第三级场曲,对非近轴系统无效表面编号波长—FICL光纤耦合效率采样密度定义了这个联合体使用网格尺寸;1是32*32,2是64*64波长必须是单色光,这个波长编号在Int2栏中说明Hx的值是整数的视场编号如果Hy为0,则以考虑到物方发射光纤;如果Hy为非0值,则物方发射光纤被忽略Px和Py分别用来定义发射和接收光纤的NA计算出来的值是相对于统一值的总的光纤耦合效率详细内容参见分析菜单一章这个操作数仅用在ZE__X的XE和EE版本中采样密度波长见左所述FOUC离焦分析无论当前使用的默认设置是什么,这个操作数得到和由离焦分析特性计算出来的结果相同的计算和参考阴影图之间的均方差要使用这个操作数,先要在离焦分析特性中定义要求的设置,然后在设置框中按下保存键数据选项“differen__”必须被选中以得到一个有效值操作数FOUC将得到计算和参考阴影图之间的均方差使用这个操作数时,将优化光学系统的波前像差来产生参考阴影图———名称说明Int1Int2HxyPxyGBW0在指定表面的像空间中的高斯束腰如果Hx为非零值,则计算X方向光束,否则计算Y方向光束Hy的值用来定义输入光束的腰宽,Px用来定义第一面到输入束腰位置的距离详细内容参见高斯光束特性表面编号波长见左所述GBWA在指定编号的表面上的高斯光束尺寸如果Hx为非零值,则计算X方向光束,否则计算Y方向光束Hy的值用来定义输入光束的腰宽,Px用来定义第一面到输入束腰位置的距离详细内容参见高斯光束特性表面编号波长见左所述GBWD在指定表面上高斯光束的曲率半径如果Hx为非零值,则计算X方向光束,否则计算Y方向光束Hy的值用来定义输入光束的腰宽,Px用来定义第一面到输入束腰位置的距离详细内容参见高斯光束特性表面编号波长见左所述GBWR在指定编号的表面后的光学空间的高斯光束的偏差如果Hx为非零值,则计算X方向光束,否则计算Y方向光束Hy的值用来定义输入光束的腰宽,Px用来定义第一面到输入束腰位置的距离详细内容参见高斯光束特性表面编号波长见左所述GBWZ像空间高斯光束束腰到指定表面的距离如果Hx为非零值,则计算X方向光束,否则计算Y方向光束Hy的值用来定义输入光束的腰宽,Px用来定义第一面到输入束腰位置的距离详细内容参见高斯光束特性表面编号波长见左所述__OS玻璃__这个操作数得到指定表面使用的玻璃的在玻璃目录中的相对__因子表面编号——名称说明Int1Int2HxyPxyGENC几何法的包围圆能量这个操作数计算指定包围圆,矩形,X方向,Y方向能量的区域的半径(径向),以微米为单位Int1指采样密度,1是32*32,2是64*64,等等Int2是整数的波长编号;0代表全部波长Hx指视场编号Hy是要求能量的区域,必须在0和1之间,包含这两个数Px是指类型1代表包围圆,2代表X方向,3代表Y方向,4代表矩形如果采样密度太低,则得到的半径值为1e+10也可参见DENC采样密度波长见左所述GLCA指定编号的表面的法线的空间向量的X方向分量表面编号——GLCB指定编号的表面的法线的空间向量的Y方向分量表面编号——GLCC指定编号的表面的法线的空间向量的Z方向分量表面编号——GLCX指定编号的表面的顶点的空间坐标的X分量表面编号——GLCY指定编号的表面的顶点的空间坐标的Y分量表面编号——GLCZ指定编号的表面的顶点的空间坐标的Z分量表面编号——GMTA弧矢和子午的几何传递函数响应曲线的平均值参数Int1必须是一个整数(1,2……),1产生32*32的采样密度,2产生64*64的采样密度,等等Int2可以是任意有效的波长编号,也可以是0,代表全部波长Hx的值必须是一个有效的视场编号(1,2……)Hy是空间频率,以周期每毫米表示Px是一个标记,如果其为0,则衍射极限被用来缩放传递函数值(推荐使用),否则不缩放详细内容参见这一章中的“操作数MTF的使用”部分的说明见左所述++GMTS弧矢的几何传递函数响应曲线,详细内容参见操作数GMTA见左所述++名称说明Int1Int2HxyPxyGMTT子午的几何传递函数响应曲线,详细内容参见操作数GMTA见左所述++GPIM光栏鬼像GPIM控制光栏鬼像(和随意的鬼像)相对于像面的位置二次反射的鬼像形成光瞳像,如果在焦面附近形成,则将以杂散光污染像面这就是常见的通过照相机镜头可观察到的在太阳附近的“太阳光晕”像这个操作数计算任一个特定的或所有可能的光栏鬼像,得到像面到离其最近的鬼像的距离的绝对值这个操作数以这种方式定义,以便于可以简单地以0作为目标、加权、以及优化,来消除光栏鬼像的影响如果参数Int1和Int2被设成特定的表面编号,则计算特定的鬼像,如果任意一个或者两个都是-1,那所有可能的表面联合起来被考虑例如,如果In1是12,Int2是-1,那么要考虑所有第一次在第12面反射的二次反射光线,然后是11,10,9,等等,如果两个数都是负数,则所有的鬼像都要考虑通过把在Hx栏中“模式”标记从0改为1,同样的操作数也可以用来探测和控制鬼像(它与光栏鬼像不同),或者通过把模式设成2来控制光栏鬼像放大率WFB和W__栏将列出发现的相对于参考的最差的组合和更深层的分析仅那些带有变化折射率的表面可能被认为是鬼像发生器第一次从平面镜反射的被忽略第一表面第二表面见左所述GRMN梯度折射率表面的最小折射率这个边缘操作数设定了在编号为“表面编号”的梯度折射率表面中指定编号的波长的最小允许的折射率这个折射率在六个地方被核对前顶点,+y前顶端,+x前边缘,后顶点,+y后顶端,+x后边缘也可参见“InGT”,“InLT”和“GRMX”表面编号波长—GRMX梯度折射率表面的最大折射率这个边缘操作数设定了在编号为“表面编号”的梯度折射率表面中指定编号的波长的最大允许的折射率这个折射率在六个地方被核对前顶点,+y前顶端,+x前边缘,后顶点,+y后顶端,+x后边缘也可参见“InGT”,“InLT”和“GRMN”表面编号波长—名称说明Int1Int2HxyPxyGT__玻璃的膨胀系数这个操作数得到指定表面使用的玻璃在玻璃目录中列出的热膨胀系数α1表面编号——HHCN超半球条件的检验ZE__X追迹指定光线到指定表面,计算xyz截止坐标然后在该表面的矢高计算式中使用xy坐标来判断z坐标产生的结果如果z坐标不一样,则HHCN得到1,否则得到0这个操作数可以用来防止优化得到一个需要超半球形状的表面的解决方案表面编号波长是I__G像分辨率无论当前使用的默认设置是什么,这个操作数得到与几何像分析特性计算得到的结果一样的部分分辨率为了使用这个操作数,先要在几何像分析特性中按要求定义设置值,然后在设置框中按一下保存键操作数I__E将得到与像分析特性一样的分辨率(归一化)参见下面的“用操作数I__E的优化”中的说明———INDX折射率得到任一表面任一定义波长的当前折射率表面编号波长—InGT折射率“n”大于这个边界操作数限制了在编号为“表面编号”的梯度折射率表面在梯度折射率镜头中六个点之一处的编号为“波长”的波长的折射率如n=1,这个点是前顶点;n=2是+y前顶端;n=3是+x前边缘;n=4是后顶点;n=5是+y后顶端;n=6是+x后边缘在所有的情况中,这个操作数限制使指定点的折射率大于指定的目标值例如,“I4GT”限制了在梯度折射率镜头后顶点处的最小折射率在所有的情况中,+y顶端和+x边缘的距离是由在主电子表格中设定的大量的前半口径和后半口径来定义的也可参见“GRMN”和“GRMX”,它们是与之相似的操作数,但更容易使用表面编号波长—InLT折射率n小于这个操作数与“InGT”相似,但它限制了最大的折射率值,而不是最小值关于参数“n”的完整说明请参见“InGT”表面编号波长—InVA这个操作数与“InGT”相似,但它仅仅限制了当前折射率的值关于参数“n”的完整说明请参见“InGT”表面编号波长—名称说明Int1Int2HxyPxyISFN像空间F/#这个操作数是无穷远共轭的近轴F/#参见“WFNO”———LACL垂轴色差这是定义的两种极端波长的主光线截点的y方向的距离对于非近轴系统无效———LINV系统的Lagrange不变量,以镜头长度单位表示用近轴边缘光线和主光线数据来计算这个值—波长—LPTD这个边界操作数通过改变符号来限制梯度折射率元件中的轴向剖面外形的斜率参见“梯度操作数的使用”一章表面编号——__XX得到指定范围内的操作数最大值参见MINN第一表面最后表面—MCOG多重结构操作数大于它用来限制多重结构编辑界面中的值MC操作数编号结构编号—MCOL多重结构操作数小于它用来限制多重结构编辑界面中的值MC操作数编号结构编号—MCOV多重结构操作数的值它用来直接确定或者计算多重结构编辑界面中的值MC操作数编号结构编号—MINN得到指定范围内操作数的最小值参见__XX第一表面最后表面—MNAB最小的阿贝常数这个强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的表面的阿贝常数大于指定目标值也可参见“MXAB”这个操作数仅考虑使用模拟或库玻璃第一表面最后表面—MNCA最小空气中心厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用空气(即不是玻璃)当作一种玻璃类型的每一个表面的中心厚度大于指定的目标值也可参见“MNCT”和“MNCG”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—MNCG最小玻璃中心厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用非空气的玻璃类型的每一个表面的中心厚度大于指定的目标值也可参见“MNCT”和“MNCA”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—名称说明Int1Int2HxyPxyMNCT最小中心厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的每一个表面的中心厚度大于指定的目标值也可参见“MNCG”和“MNCA”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—MNCV最小曲率这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的每一个表面的曲率大于指定目标值也可参见“MXCV”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—MNDT最小的口径与厚度的比率控制表面的口径与中心厚度的比率的最小允许值仅考虑那些带有非统一折射率的表面也可参见“MXDT”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—MNEA最小空气边缘厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用空气(即不是玻璃)当作一种玻璃类型的每一个表面的边缘厚度大于指定的目标值也可参见“MNET”,“MNEG”,“ETGT”,和“XNEA”这个操作数同时控制多个表面这个边界操作数仅用于表面的“+y”顶端边缘关于非旋转对称表面的限制可参见XNEA第一表面最后表面—MNEG最小玻璃边缘厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用非空气的玻璃类型的每一个表面的边缘厚度大于指定的目标值也可参见“MNET”,“MNEA”,“ETGT”,和“XNEG”这个操作数同时控制多个表面这个边界操作数仅用于表面的“+y”顶端边缘关于非旋转对称表面的限制可参见XNEG第一表面最后表面—MNET最小边缘厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的每一个表面的边缘厚度大于指定的目标值也可参见“MNEG”,“MNEA”,“ETGT”,和“XNET”这个操作数同时控制多个表面这个边界操作数仅用于表面的“+y”顶端边缘关于非旋转对称表面的限制可参见XNET第一表面最后表面—名称说明Int1Int2HxyPxyMNIN最小d光折射率这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的表面的Nd值大于指定的目标值也可参见“MXIN”这个操作数仅考虑用模拟或库玻璃的表面第一表面最后表面—MNPD最小ΔPgF这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的表面的局部色散的差值大于指定的目标值也可参见“MXPD”这个操作数仅考虑用模拟或库玻璃的表面第一表面最后表面—MNSD最小半口径强制使指定表面范围内的表面的半口径大于指定的目标值第一表面最后表面—MSWA弧矢和子午的方波调制传递函数的平均值详细内容参见“MTFT”采样密度波长见左所述MSWS弧矢的方波调制传递函数值详细内容参见“MTFT”采样密度波长见左所述MSWT子午的方波调制传递函数值详细内容参见“MTFT”采样密度波长见左所述MTFA弧矢和子午的调制传递函数的平均值详细内容参见“MTFT”采样密度波长见左所述MTFS弧矢的调制传递函数值详细内容参见“MTFT”采样密度波长见左所述MTFT子午的方波调制传递函数值它计算了衍射MTF值参数Int1必须是一个整数(1,2,……),1产生32*32的采样密度,2产生64*64的采样密度,等等Int2必须是有效的波长编号,或者0,其代表全部波长Hx的值必须是一个有效的视场编号(1,2,……)Hy是空间频率,以周期每毫米表示如果采样密度相对于MTF的计算精度过低,则所有的操作数MTF都将得到零值如果子午和弧矢MTF都需要,则将它们操作数MTFT和MTFS放在相邻的行中,它们将同时被计算详细内容参见这一章中的“操作数MTF的使用”的说明采样密度波长见左所述名称说明Int1Int2HxyPxyMXAB最大的阿贝常数这个强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的表面的阿贝常数小于指定目标值也可参见“MNAB”这个操作数仅考虑使用模拟或库玻璃第一表面最后表面—MXCA最大空气中心厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用空气(即不是玻璃)当作一种玻璃类型的每一个表面的中心厚度小于指定的目标值也可参见“MXCT”和“MXCG”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—MXCG最大玻璃中心厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用非空气的玻璃类型的每一个表面的中心厚度小于指定的目标值也可参见“MXCT”和“MXCA”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—MXCT最大中心厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的每一个表面的中心厚度小于指定的目标值也可参见“MXCG”和“MXCA”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—MXCV最大曲率这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的每一个表面的曲率小于指定目标值也可参见“MNCV”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—MXDT最大的口径与厚度的比率控制表面的口径与中心厚度的比率的最大允许值仅考虑那些带有非统一折射率的表面也可参见“MNDT”这个操作数同时控制多个表面第一表面最后表面—MXEA最大空气边缘厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用空气(即不是玻璃)当作一种玻璃类型的每一个表面的边缘厚度小于指定的目标值也可参见“MXET”,“MXEG”,“ETLT”,和“XXEA”这个操作数同时控制多个表面这个边界操作数仅用于表面的“+y”顶端边缘关于非旋转对称表面的限制可参见XXEA第一表面最后表面—名称说明Int1Int2HxyPxyMXEG最大玻璃边缘厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的用非空气的玻璃类型的每一个表面的边缘厚度小于指定的目标值也可参见“MXET”,“MXEA”,“ETLT”,和“XXEG”这个操作数同时控制多个表面这个边界操作数仅用于表面的“+y”顶端边缘关于非旋转对称表面的限制可参见XXEG第一表面最后表面—MXET最大边缘厚度这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的每一个表面的边缘厚度小于指定的目标值也可参见“MXEG”,“MXEA”,“ETLT”,和“XXET”这个操作数同时控制多个表面这个边界操作数仅用于表面的“+y”顶端边缘关于非旋转对称表面的限制可参见XXET第一表面最后表面—MXIN最大d光折射率这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的表面的Nd值小于指定的目标值也可参见“MNIN”这个操作数仅考虑用模拟或库玻璃的表面第一表面最后表面—MXPD最大ΔPgF这个边界操作数强制使在“第一表面”和“最后表面”之间的表面的局部色散的差值小于指定的目标值也可参见“MNPD”这个操作数仅考虑用模拟或库玻璃的表面第一表面最后表面—MXSD最大半口径强制使指定表面范围内的表面的半口径小于指定的目标值第一表面最后表面—NPXG非连续的物__置x坐标大于表面编号物体—NPXL非连续的物__置x坐标小于表面编号物体—NPXV非连续的物__置x坐标值表面编号物体—NPYG非连续的物__置y坐标大于表面编号物体—NPYL非连续的物__置y坐标小于表面编号物体—NPYV非连续的物__置y坐标值表面编号物体—名称说明Int1Int2HxyPxyNPZG非连续的物__置z坐标大于表面编号物体—NPZL非连续的物__置z坐标小于表面编号物体—NPZV非连续的物__置z坐标值表面编号物体—NTXG非连续的物__置x倾斜大于表面编号物体—NTXL非连续的物__置x倾斜小于表面编号物体—NTXV非连续的物__置x倾斜值表面编号物体—NTYG非连续的物__置y倾斜大于表面编号物体—NTYL非连续的物__置y倾斜小于表面编号物体—NTYV非连续的物__置y倾斜值表面编号物体—NTZG非连续的物__置z倾斜大于表面编号物体—NTZL非连续的物__置z倾斜小于表面编号物体—NTZV非连续的物__置z倾斜值表面编号物体—NPGT非连续参数大于Hx的值用来定义参数编号表面编号物体见左NPLT非连续参数小于Hx的值用来定义参数编号表面编号物体见左NPVA非连续参数等于Hx的值用来定义参数编号表面编号物体见左OBSN物空间数值孔径这个操作数仅对有限远共轭系统才有用,并且它是针对轴上点的主波长计算的———OFF这个操作数用来指明操作数列表中的一个不常用的条目在评价函数求值时,操作数OFF将自动被转换成操作数BLNKOFF仅用来表明一种评价函数操作数不被认同———OPDC指定波长的主光线的光程差—波长是OPDM相对于平均OPD的光程差;这个操作数是以光瞳上的所有光线的平均OPD为参考来计算这个OPD值的OPDM有着与TRAC同样的约束详细讨论可参见TRAC—波长是名称说明Int1Int2HxyPxyOPDX相对于一个__了和倾斜的球面的光程差,这个球面可以使RMS波前差最小化;在这里ZE__X用了质心参考OPDX有着与TRAC同样的约束详细讨论可参见TRAC—波长是OPGT操作数大于这个操作数用来使任意一个操作数有一个不等式约束操作数编号——OPLT操作数小于这个操作数用来使任意一个操作数有一个不等式约束操作数编号——OPTH光程长度这是指定光线到达指定编号的表面的距离,以镜头长度单位表示这个距离是从有限远共轭系统的物点开始测量的这个光程长度是根据介质的折射率和附加表面(如光栅和二元光学系统)的相位角计算得到的参见PLEN表面编号波长是OSUM在两个指定操作数之间的所有操作数的值的总和参见SUMM第一操作数最后操作数—PnGT参数“n”的值大于这个边界操作数强制使指定编号的表面的参数n的值大于指定的目标值符号“n”应该填入1和8之间的一个数例如,“P3GT”强制使参数3的值大于目标值表面类型不同,参数值也有不同的意思关于参数值的说明可参见“表面类型”一章表面编号——PnLT参数“n”的值小于这个边界操作数强制使指定编号的表面的参数n的值小于指定的目标值符号“n”应该填入1和8之间的一个数例如,“P5GT”强制使参数5的值小于目标值表面类型不同,参数值也有不同的意思关于参数值的说明可参见“表面类型”一章表面编号——PnVA参数“n”的值这个边界操作数强制使指定编号的表面的参数n的值等于指定的目标值符号“n”应该填入1和8之间的一个数例如,“P1GT”强制使参数1的值等于目标值表面类型不同,参数值也有不同的意思关于参数值的说明可参见“表面类型”一章表面编号——名称说明Int1Int2HxyPxyPANA在近轴光线和指定表面的交叉点处的x方向的法线这是指在当前的坐标系统中,指定的近轴光线与指定编号的表面的交叉点处的表面法线矢量的x分量表面编号波长是PANB在近轴光线和指定表面的交叉点处的y方向的法线这是指在当前的坐标系统中,指定的近轴光线与指定编号的表面的交叉点处的表面法线矢量的y分量表面编号波长是PANC在近轴光线和指定表面的交叉点处的z方向的法线这是指在当前的坐标系统中,指定的近轴光线与指定编号的表面的交叉点处的表面法线矢量的z分量表面编号波长是PARA近轴光线在指定编号的表面的折射光线的x方向余弦表面编号波长是PARB近轴光线在指定编号的表面的折射光线的y方向余弦表面编号波长是PARC近轴光线在指定编号的表面的折射光线的z方向余弦表面编号波长是PARR近轴光线在指定表面的半径坐标,以镜头长度单位表示这是指在当前坐标系统中,光轴到指定编号的表面和指定近轴光线的交叉点的半径距离表面编号波长是PARX近轴光线在指定编号的表面的x坐标,以镜头长度单位表示表面编号波长是PARY近轴光线在指定编号的表面的y坐标,以镜头长度单位表示表面编号波长是PARZ近轴光线在指定编号的表面的z坐标,以镜头长度单位表示表面编号波长是RATX近轴光线x方向光线的正切这是指这条近轴光线在指定编号的表面的折射光线与Y-Z平面的夹角的正切值表面编号波长是RATY近轴光线y方向光线的正切这是指这条近轴光线在指定编号的表面的折射光线与X-Z平面的夹角的正切值表面编号波长是名称说明Int1Int2HxyPxyPETC匹兹伐曲率,以镜头长度单位的倒数表示对非近轴系统无效—波长—PETZ匹兹伐曲率半径,以镜头长度单位表示对非近轴系统无效—波长—PIMH在指定波长的近轴像面上的像高—波长—PLEN光程长度这个操作数计算指定光线在指定的表面1和表面2之间的总的光程长度(包括折射率),一般总是追迹主波长的光线表面1表面2是P__G近轴放大率这是近轴主光线在近轴像面的高度与物高的比率仅对有限远共轭系统有用注意,尽管系统不能理想聚焦,也可使用近轴像面—波长—POWR指定编号的表面的权重(以镜头长度单位的倒数表示)这个操作数仅对标准表面才有效表面编号波长—PRIM主波长这个操作数用来在评价函数求值过程中改变主波长的编号这个操作数不用目标值和权重两栏—波长编号—PROD两个操作数的乘积这两个自变量是参加乘法运算的两个操作数的行号操作数1操作数2—QSUM均方和这个操作数将第一和最后操作数(包括这两个)之间的所有操作数先平方,再加起来,然后取和数的平方根也可参见SUMM,OSUM,EQUA第一操作数最后操作数—RAGA空间光线的x方向的余弦这是指光线在空间坐标系统中的方向余弦空间坐标系统的原点在空间参考表面上表面编号波长是RAGB空间光线的y方向的余弦参见“RAGA”表面编号波长是RA__空间光线的z方向的余弦参见“RAGA”表面编号波长是RAGX空间光线的x坐标这是指空间坐标系统中的坐标,以镜头长度单位表示空间坐标系统的原点在空间参考表面上表面编号波长是RAGY空间光线的y坐标参见“RAGX”表面编号波长是RAGZ空间光线的z坐标参见“RAGX”表面编号波长是名称说明Int1Int2HxyPxyRAED实际光线的出射角这是指指定表面的法线和光线的折射光之间的夹角也可参见RAID表面编号波长是RAEN实际光线的出射角这是指指定表面的法线和光线的折射光之间的夹角的余弦如果在该表面前的玻璃是一梯度折射率介质,则不能得到一个正确的结果也可参见RAIN表面编号波长是RAID实际光线的入射角这是指指定表面的法线和入射光之间的夹角也可参见RAED表面编号波长是RAIN实际光线的入射角这是指指定表面的法线和入射光之间的夹角的余弦如果在该表面前的玻璃是一梯度折射率介质,则不能得到一个正确的结果也可参见RAEN表面编号波长是RANG光线相对于z轴的角度,以度表示这个光线是相对于当前的z轴来测量的表面编号波长是REAA实际光线在指定编号的表面的折射光的x方向余弦表面编号波长是REAB实际光线在指定编号的表面的折射光的y方向余弦表面编号波长是REAC实际光线在指定编号的表面的折射光的z方向余弦表面编号波长是REAR实际光线在指定编号的表面上的半径坐标,以镜头长度单位表示表面编号波长是REAX实际光线在指定编号的表面上的x坐标,以镜头长度单位表示表面编号波长是REAY实际光线在指定编号的表面上的y坐标,以镜头长度单位表示表面编号波长是REAZ实际光线在指定编号的表面上的z坐标,以镜头长度单位表示表面编号波长是RENA在实际光线与指定表面的交叉点处的x方向的法线表面编号波长是RENB在实际光线与指定表面的交叉点处的x方向的法线表面编号波长是名称说明Int1Int2HxyPxyRENC在实际光线与指定表面的交叉点处的x方向的法线表面编号波长是RETX实际光线在x方向的光线正切值(斜率)表面编号波长是RETY实际光线在y方向的光线正切值(斜率)表面编号波长是RGLA合理的玻璃这个操作数限制了可取的相对于当前载入的玻璃库中的实际玻璃的折射率、阿贝常数和局部色散的偏离值完整的说明可参见“玻璃选择的优化”一节这个约束条件对指定的表面范围内的表面都有效第一表面最后表面—RS__以镜头长度单位测量的,相对于几何像质心的RMS斑点尺寸(光线像差)这个操作数类似于RSCH,只不过参考点是像质心,而不是主光线详细内容可参见RSCH环带波长Hx,HyRSCH相对于主光线的RMS斑点尺寸(光线像差)这个操作数使用高斯积分法来估算指定视场坐标和波长的RMS斑点尺寸得到的结果是以镜头长度单位表示的使用的方法仅对带有圆孔径的系统才是准确的Int1栏用来定义要追迹的光线的环带数(使用不超过要求的环带来得到结果)仅使用Hx和Hy来定义视场点,不用Px和Py如果“波长”的值为零,则一个带有加权波长的多色光被用来计算环带波长Hx,HyRSRE以镜头长度单位测量的,相对于几何像质心的RMS斑点尺寸(光线像差)这个操作数类似于RS__,只不过它使用矩形网格的光线,而不用高斯积分方法这个操作数一般总是认可渐晕网格值为1则表示4条光线,2表示追迹每个象限追迹一个2*2网格(16条光线),3表示每象限追迹一个3*3网格(36条光线),等等已考虑到系统的对称性网格波长Hx,HyRSRH类似于RSRE,只不过参考点是主光线网格波长Hx,HyRW__相对于衍射质心的RMS波前差这个操作数对于最小化波前偏差是有用的,这个波前偏差于斯特列尔比率和MTF曲线下的__成正比其单位为波长参见RWCH详细内容可参见RSCH环带波长Hx,Hy名称说明Int1Int2HxyPxyRWCH相对于主光线的RMS波前差其单位为波长由于已减去平均OPD,这个RMS实际上是指标准的波前偏差参见RW__详细内容可参见RSCH环带波长Hx,HyRWRE类似于RSRE,只不过是计算波前差,而不是斑点尺寸网格波长Hx,HyRWRH类似于RSRH,只不过是计算波前差,而不是斑点尺寸网格波长Hx,HySAGXXZ平面上指定表面在半口径处的矢高,以镜头长度单位表示表面编号——SAGYYZ平面上指定表面在半口径处的矢高,以镜头长度单位表示表面编号——SFNO在任意定义视场和波长时计算的弧矢工作F/#参见TFNO视场波长—SINE指定编号的操作数的值的正弦值如果标记为零,则单位为弧度,否则为度操作数编号标记—SKIS如果对称则跳跃如果镜头是旋转对称的,则评价函数的计算从指定的操作数编号继续下去操作数编号——SKIN如果不对称则跳跃参见SKIS操作数编号——SPHA指定表面产生的球差贡献值,以波长表示如果表面编号值为零,则为整个系统的总和表面编号波长—SQRT操作数的平方根这个自变量是要求平方根的操作数的行号操作数编号——SUMM两个操作数之和这两个自变量是要相加的操作数的行号参见OSUM操作数1操作数2—SVIG设置渐晕因子当包括这一项时,将更新当前结构的渐晕因子———TANG指定编号的操作数的正切值如果标记为零,则单位为弧度,否则为度操作数编号标记—TNFO在任意定义视场和波长时计算的子午工作F/#参见SFNO视场波长—名称说明Int1Int2HxyPxyT__S总质量计算指定表面范围内的玻璃镜头的质量仅对那些带有圆形边缘的平面和球面标准表面有效关于如何计算元件的质量和体积的说明可参见“报告菜单”一章第一表面最后表面—TOTR镜头的总途径(长度),以镜头长度单位表示———TRAC在像面半径方向测定的相对于质心的垂轴像差与其他操作数不一样的是,TRAC精确根据评价函数编辑界面中其他TRAC操作数的分布来正确工作TRAC操作数必须由视场点和波长一起来分组ZE__X将一起追迹一个共同视场点的所有的TRAC光线,然后根据这些__数据来计算所有光线的质心仅可用默认评价函数工具来将这个操作数输入到评价函数编辑界面中,而不建议用户直接使用—波长是TRADTRAR的x分量TRAD具有与TRAC一样的约束详细说明可参见TRAC—波长是TRAETRAR的y分量TRAE具有与TRAC一样的约束详细说明可参见TRAC—波长是TRAI在指定表面半口径方向测定的相对于主光线的垂轴像差类似于TRAR,只不过是针对一个表面,而不是指定的像面表面编号波长是TRAR在像面半径方向测定的相对于主光线的垂轴像差—波长是TRAX在像面x方向测定的相对于主光线的垂轴像差—波长是TRAY在像面y方向测定的相对于主光线的垂轴像差—波长是TRCX在像面x方向测定的相对于质心的垂轴像差参见TRAC仅可用默认评价函数工具来将这个操作数输入到评价函数编辑界面中,而不建议用户直接使用—波长是TRCY在像面x方向测定的相对于质心的垂轴像差参见TRAC仅可用默认评价函数工具来将这个操作数输入到评价函数编辑界面中,而不建议用户直接使用—波长是名称说明Int1Int2HxyPxyTTGT总厚度大于这个边界操作数强制使指定编号的表面的总厚度(包括表面的前、后矢高)大于指定的目标值如果代码为0,则在+y方向上半径为半口径处计算厚度;如果代码为1则在+x方向上;如果代码为2则在-y方向上;如果代码为3则在-x方向上表面编号代码—TTHI从第一个和最后一个指定的表面之间的表面的厚度的总和注意,这个和数是相容的,而不是两个表面之间的厚度第一表面最后表面—TTLT总厚度小于参见TTGT表面编号代码—TTVA总厚度等于参见TTGT表面编号代码—UDOP用户自定义操作数用来优化在外部编译程序中计算得到的数值结果参见“用户自定义操作数”一节,也可参见ZPLM宏指令编号数据编号是USYM如果评价函数中有这个操作数,它将通知ZE__X假设镜头中存在轴对称,尽管ZE__X探测到不存在对称性在一些特殊的情况下这将加快评价函数的执行速度参见这一章中前面的默认评价函数说明中的“假设轴对称”———VOLU元件的体积,以立方厘米表示这个结果数值仅对于那些由平面和球面限制的区域才有效总体积,计算在指定表面范围内的镜头和空气空间的体积,仅对平面和带有圆形边缘的标准球面才有效参见“报告菜单”一章中关于如何计算元件的质量和体积的说明第一表面最后表面—WFNO工作F/#这是由像空间中实际边缘光线相对于主光线作出的角度计算出来的———XDGT特殊数据值大于Int2的数字必须在1和200之间,用来说明选择哪个特殊数据值表面编号数字—XDLT特殊数据值小于Int2的数字必须在1和200之间,用来说明选择哪个特殊数据值表面编号数字—XDVA特殊数据值等于Int2的数字必须在1和200之间,用来说明选择哪个特殊数据值表面编号数字—名称说明Int1Int2HxyPxyXNEA空气表面的最小边缘厚度这个操作数检查表面周边大量点的边缘厚度,确保所有点的厚度至少是指定最小厚度参见“MNEA”第一表面最后表面—XNEG玻璃表面的最小边缘厚度这个操作数检查表面周边大量点的边缘厚度,确保所有点的厚度至少是指定最小厚度参见“MNEG”第一表面最后表面—XNET最小边缘厚度这个操作数检查表面周边大量点的边缘厚度,确保所有点的厚度至少是指定最小厚度参见“MNET”第一表面最后表面—XXEA空气表面的最大边缘厚度这个操作数检查表面周边大量点的边缘厚度,确保所有点的厚度不超过指定最大厚度参见“MXEA”第一表面最后表面—XXEG玻璃表面的最大边缘厚度这个操作数检查表面周边大量点的边缘厚度,确保所有点的厚度不超过指定最大厚度参见“MXEG”第一表面最后表面—XXET最大边缘厚度这个操作数检查表面周边大量点的边缘厚度,确保所有点的厚度不超过指定最大厚度参见“MXET”第一表面最后表面—YNIP近轴YNI值这个数值是由近轴边缘光线高度乘以折射率乘以入射角得到的这个数与指定表面的narcissus贡献值成正比参见《应用光学》,Vol.2218p3393表面编号波长—ZERN泽尼克边缘系数Int1,Int2,Hx和Hy数据值分别用来说明泽尼克系数项的编号(1-37),波长编号,采样密度(1=32*32,2=64*64,等等),和视场位置注意如果你多个仅系数项编号不同的ZERN操作数,则在编辑界面中它们应被放在相邻行中否则将降低计算速度系数项波长见左ZPLM用来优化在ZPL宏指令中计算得到的数值结果参见“用户自定义操作数”一节也可参见UDOP宏指令编号数据编号是名称说明Int1Int2HxyPxyZTHI这个操作数控制多重结构中某一范围的表面的总厚度的偏差这类似于操作数TTHI,只不过它是一个不等式操作其指定的目标值是每个定义的结构的TTHI值之间最大允许差值例如,假设有3种结构,其TTHI38的值分别是17,19,和
18.5,如果目标值小于2则ZTHI得到2(即19-17),否则ZTHI得到目标值为了保证所有的变焦结构有相同的长度,可使用0的目标值第一表面最后表面—运算操作数(SUMM,OSUM,DIFF,PROD,DIVI,SQRT)连同参数操作数(CVGT,CVLT,CTGT,CTLT,等等…)一起可以用来定义十分普通而又复杂的优化操作数,如在“复合操作数的定义”一节中论述的一样,这些将在本章后面部分可以见到因为参数之间差别是空间的,如有效焦距(几十个毫米或者更多)和RMS斑点尺寸(微米),所以对于一些以镜头长度单位测量的量加上一个为1的权重通常是足够的然而,带有这个权重的有效焦距的残留值不可能为零提高权重可以使得到的系统的焦距更接近于要求的有效焦距在定义ETGT(边缘厚度大于)操作数时,这种影响是显而易见的通常,一个目标值为零的ETGT将产生一个刚好略小于零的值与提高权重相比,规定一个值为.1或者一些类似数字的目标值更加简单有效在改变操作数列表之后,可以通过选择工具,更新来更新每个操作数的当前值这对于通过核对来了解每个操作数的值是多少,哪个操作数对评价函数有最大的贡献,是十分有用的贡献值的百分数定义如下这里下标j表明所有操作数的总和这个评价函数将被自动和镜头文件一起被保存边界操作数的理解边界操作数,如MNCT、CTGT、DIMX和其他一些,运行起来与特殊目标值的操作数,如TRAR和TEAY,稍微有些不一样当你给一个参数规定一个边界时,你将指定一个目标值作为边界的定义例如,要保持表面5的最小中心厚度为10mm,你可以使用一个普通的命令,如CTGT510(这里5在Int1栏中,10在目标值栏中)如果你更新评价函数,然后观察那个操作数的“数值”栏,这个数值会有两种可能情况1如果违反了边界条件,那是指中心厚度小于10,那么这个厚度的实际值将被显示;2如果没违反边界条件,那是指中心厚度大于10,那么数值10将被显示这个规则十分简单如果违反了边界条件,则显示实际值;如果没违反边界条件,其数值将被设成目标值,因此被优化法则略过如果在优化过程中违反了边界条件,那么这个数值将自动被更新,而且优化法则将尽力纠正这个违反边界条件的参数如果这些边界操作数的值的计算看起来很乱,不要着急,ZE__X将为你完成所有的计算你要做的所有的事是指定边界类型(如MNCT和MNET)、边界范围(表面1到表面10,或者其他)和要求值(3mm或者其他)如果所有的边界约束都符合,则操作数的值等于目标值,否则操作数值与目标值不同,评价函数值将增大增加的评价函数将引起优化法则去寻找该操作数贡献值的减少方法如果边界操作数看起来没有工作,那么需要去检查几件事情1确保你定义的变量在边界操作数中有一定影响一个常见的错误是定义了一个操作数MNCT,而在指定的表面范围内有一些“固定”厚度如果这个厚度违反了边界条件,而且它不是变量,那么ZE__X不能修改它操作数不能忽略被违反的且固定的边界条件2如果有少量残留误差,可试着提高边界值例如,假设MNCT使用的目标值为
0.0,而它的结果为一个很小的数值(如-.001),这个问题不是这个操作数没作用,这仅仅是残留误差太小了,明显地提高了评价函数值一般来说,将目标值提高到
0.1或者其他数值,要比提高权重更好提高权重仅只能导致一个更小的违反值,而不能符合边界条件3核对一下,看看是否有一个对评价函数来说是合理的贡献值你可以很容易在贡献值百分数一栏中找到它通过贡献值百分数栏的浏览,你可以核查一下有问题的操作数对于总的评价函数是否有足够的影响如果没有,可以提高权重,或者参见前段关于改变目标值的建议理解边界操作数对于掌握ZE__X优化来说是至关重要的一部分,如果你有一定的实践经验,你将会发现它们提供了极好的控制性和机动性MTF操作数的使用这些操作数仅支持ZE__X的XE和EE版本的MTF操作数,如MTFT,MTFS,和MTFA,提供了直接优化衍射MTF的功能这是一个十分强大的功能,然而,使用MTF操作数需要留心一下使用者的部分对于那些不是接近于衍射极限的系统,提供了相当的几何MTF操作数GMTT,GMTS,和GMTA这些操作数代替衍射操作数被用在那些像差大于约2-5个波长的系统MTF操作数可正确地计算出像由分析,衍射菜单选项得到的图形一样的完整的衍射或几何MTF值因此,那些MTF曲线图中产生非法数据(由于在光瞳有太多的OPD,详细内容可参见“分析”一章)的系统在优化过程中也将产生没有意义的数据例如,优化一个从平行平板平面开始的镜头的MTF是不合实际的,因为对这样的系统通常不能正确计算MTF同样,MTF优化与RMS斑点半径或者RMS波前差比起来是相当慢的,通常要慢5到50倍注意,如果你对于相同的视场和波长数据同时使用MTFT和MTFS操作数,应该将它们放在编辑界面的相邻两行中;否则MTF将计算两次如果采样密度相对于MTF的精确计算来说太低了,则这个MTF操作数将得到零值,而不是一个无效的数字在更新评价函数编辑界面的显示内容,进入和退出优化对话框时,执行的速度很明显是很慢的在一些评价函数被修改的时候,如果已输入了几个MTF操作数,ZE__X将花几分钟在慢速计算上来更新屏幕一个好的方法是使用RMS波前差交替地设计你的系统通常来讲,一个低RMS波前差的系统将有一个合理的MTF结果在设计十分接近最后形式之后,再试着选择到MTF优化来“提高”系统在如果任何MTF操作数之前将所有的默认评价函数全部删去也是一个好的注意,当然那些需要的边界约束除外MTF操作数使用一些操作数数据栏,如Int1,Int2,和Hx,其用法与大多数操作数不一样Int1栏确定要使用的采样密度如果其值为1,则说明使用32*32的网格,2则为64*64网格,等等使用可以正确计算数据的最小的网格尺寸;详细内容可再参见“分析”一章Int2栏和大多数操作数的一样,是选择波长然而输入一个零值用来指明计算多色光在这种情况下,计算加权波长的多色光MTF值显而易见,这要比单色光MTF计算慢Hx栏用来指定视场位置,它必须是1和定义的视场数之间的整数Hy是以周期每毫米表示的空间频率,与镜头系统单位无关可以输入任意值,如果这个值超过截止频率,操作数将得到0这个值不必是某一个值的整数倍;就和MTF数据图一样,将使用一个适合邻近数据点的立方条来计算MTF的精确值目标值和权重栏和其他操作数一样使用当然,如果目标值被设为
1.0,空间频率为非零值,那么这个操作数的值将永远不可能达到这个目标值优化的执行为了开始优化,可从主菜单栏中选择工具,优化将显示带有如下选项的优化控制对话框优化选项条款说明自动Auto__tic一直执行到系统确定系统不再有明显改善为止1个循环1Cycle执行单个优化循环条款说明5个循环5Cycle执行5个优化循环10个循环10Cycle执行10个优化循环50个循环50Cycle指定50个优化循环无限循环Inf.Cycle执行无限个优化循环,一直执行循环直到按下“终止”选项终止Terminate终止优化的运行,并返回到控制对话框退出Exit关闭优化对话框自动更新AutoUpdate如果选中这一项,ZE__X在每个优化循环结束时将自动更新和重画所有打开的窗口这允许使用任意分析特性来监视优化进程CPU数量#CPU’s选择要在其上分布优化任务的CPU的数量如果选择大于1的数,即使是在只带有单个CPU的计算机上,这个单个的CPU将分时执行多个同时的任务其默认值是操作系统探测到的处理器的个数选择自动将使优化一直运行直到不能再取得任何进展其他选项将执行指定数目的循环自动模式被强烈推荐运行一定数目的循环所要的时间由于下列条件的变化而变得非常大,它们是变量的数目;系统的复杂性;求解数的数目;操作数的数目;当然还有计算速度如果一个循环花的时间太长了,或者它看起来好象中止了,或者你认为这个设计方案不能取得充分的进展,可以__终止来结束优化的运行当优化开始时,ZE__X首先更新系统的评价函数如果有一些操作数不能被计算,则优化不能开始,并且显示一条错误信息如果操作数需要追迹那些漏过一些表面或者在一折射边界发生了全反射的光线,那么这些操作数不能被计算如果这样的错误信息显示了,通常起始镜头规定是错误的,或者对象光线定义错了(这不会发生在默认评价函数中,但可能发生在用户自定义光线中)如果评价函数在优化过程中不能被求值,则ZE__X将自动将之恢复)所以初始系统必须是计算所有在评价函数中操作数复合操作数的定义虽然由一些预先确定的操作数组合而成的默认评价函数可以很好地适合于多数光学设计,但有时也需要加一些特殊的约束到评价函数中ZE__X允许你在简单的模块之外定义你自己的操作数,这比定义大量特殊的操作数要好ZE__X承认非常全面的操作数定义建立这些操作数有两个诀窍首先,使用某些权重为零的操作数来定义你想要的参数,其次,使用运行的操作数来定义它们之间的关系例如,假设你要求表面3的厚度和表面4的厚度之和为10有一个操作数可以做到这一点,TTHI其命令结构如下编号类型Int1Int2目标值权重1TTHI34101然而,注意到有另一个方法可以计算同样的事情,仅作参考编号类型Int1Int2目标值权重1CTVA3002CTVA4003SUMM12101操作数1使用中心厚度值(CTVA)命令来摘录表面3的厚度值同样,操作数2用来摘录表面4的厚度值两个操作数的零权重可确保优化法则忽略这个约束;这仅仅被用作是中间步骤现在,操作数3计算两个操作数(编号1和编号2)之和其结果是表面3和表面4的厚度之和,这是操作数3的结果,它有一个非零的权重优化法则将尽力使和数为10如果单个操作数TTHI可以做同样的事情,___要转到这个麻烦的三个步骤的过程其原因是这个命令可以被扩展来利用非常普通的操作数例如,假设你想要使表面5的曲率半径是以表面8的球面顶点为中心的考虑一下以下的命令,看看你能否理解它是如何做的编号类型Int1Int2目标值权重1CVVA5002TTHI57003PROD1211这个CVVA命令摘录了表面5的曲率,这个曲率是我们要控制的TTHI57计算了从第5面到第8面的距离(注意,要得到到第8面的距离,我们只加到第7面,因为第8面的厚度给出了到第9面的距离)由于表面的曲率为其半径的倒数,所以这个曲率和这个距离的乘积必须为1;因此,操作数3的目标值为1操作数3也是这个序列中唯一加了权的操作数现在考虑必要条件,表面5的厚度必须大于表面4的曲率半径的两倍加上表面2的圆锥常数(这是没有意义的,仅是这个方法中机动性的说明)编号类型Int1Int2目标值权重1CTVA5002CVVA4003CONS204DIVI32005COVA2006SUMM45007DIFF16008OPGT701操作数1摘录了表面5的(中心)厚度操作数2摘录了表面4的曲率操作数3设置了一个值为2的常数,操作数4把值2除以曲率(产生曲率半径的两倍)COVA摘录了圆锥常数,SUMM把操作数5和操作数4加起来操作数7得到厚度和半径两倍加上圆锥常数之间的差值由于我们想要前者超过后者,我们设定了大于约束条件的操作数;这是唯一一个有非零权重的操作数玻璃选择的优化玻璃的优化是手动的,这于其他数据稍有不同因为在玻璃图中不存在一些连续统一的玻璃,所以直接优化可选择的玻璃是一个困难的、不可预知的过程有两种方法可以处理这个问题使用模拟玻璃或者使用输入玻璃输入玻璃通常更优越,但这仅适用于ZE__X的XE和EE版本使用模拟玻璃模拟玻璃方法是使用一些简单的参数将离散分布的玻璃理想化,然后在强制使这些参数值或者计算出的折射率类似于可用的玻璃的同时优化这些参数这就是“模拟”玻璃的方法模拟玻璃将在“玻璃库的使用”一章中详细介绍模拟玻璃方法的一个缺点是优化的参数和最后的折射率值可能不会和实际存在的玻璃相对应;另一个缺点是模拟玻璃仅在可见光谱中才可认为是正确的这一章中介绍的常规优化使用这个方法优化玻璃需要几个步骤首先,在镜头数据编辑界面中使用玻璃求解将适当的玻璃改为“模拟”玻璃有关模拟玻璃的信息,可参见“玻璃库的使用”一章当你将玻璃从“固定”变为“模拟”,ZE__X将给折射率、阿贝常数和部分相对色散做出一个合适的猜测如果你想变玻璃的话,你只能改变这些数据可以通过__在这三个数据条目后的“可变”框来将它们变为变量在玻璃栏上快捷键Ctrl-Z也可以工作;它可以使折射率、阿贝常数和部分色散成为变量现在可以通过常用的方法使用优化特性来优化模拟玻璃数据值不加约束的玻璃优化将会导致选择一种高折射率的材料这是因为为了得到相同的光学效果,一个带有高折射率(折射超出边界条件很多)的表面要求的曲率比低折射率的表面要小表面的曲率越小,它导致的像差就越小然而不幸地是,高折射率材料是昂贵的,重的,难以__的,而且是易碎的,易被划伤的,或者易受污点和划痕影响而且,非常高的折射率的玻璃往往是不存在的;几乎没有Nd约大于
1.9的可用玻璃(对于可见光谱而言)Vd值也被限定在大约20-80之间因此这是在优化过程中将Nd和Vd限制在某一合理范围内的根本原因部分色散偏差也必须被限制在一定的范围之内有两种限制Nd、Vd和值的方法最简单的方法是在操作数列表的某处增加RGLA操作数操作数RGLA测量了模拟玻璃到在当前载入玻璃目录中与之最接近的玻璃在玻璃图上的折射率、阿贝常数和部分色散的“距离”例如,假设你正在优化折射率和阿贝常数,而且你已经指定使用Schott和Hoya目录(这些在通用数据窗口中说明),操作数RGLA将计算到这两个目录中每种玻璃之间的“距离”如果最小的“距离”小于在操作数RGLA中指定的目标值,那么符合边界条件,操作数的值等于目标值如果最接近的玻璃与之的“距离”远大于目标值,则RGLA的操作数值为实际“距离”“距离”是通过将阿贝常数乘以
0.01以及将相对色散偏差乘以10来定义的任意两种玻璃的“距离”给出如下使用RGLA的最好的方法是定义一个覆盖所有你正在优化的表面的范围其目标值开始时为
0.05由于在玻璃图上不同玻璃的间隔通常都小于
0.05,所以这将允许玻璃在整个玻璃图上任意__优化结束后,将目标值提高到
0.02左右,重新优化这将促使优化系统在实际玻璃附近选择合理的折射率和阿贝常数约束折射率和阿贝常数的另一个方法是使用MNIN、MXIN、MNAB、和MXAB控制这些操作数是最小和最大的折射率和阿贝常数的记忆体,它们在前面的表格中已被说明这些操作数可以将优化限制在玻璃图上的一个矩形范围内一起使用RGLA和MXIN是十分有效的,例如,可以限制在折射率小于某一个值的现有的玻璃范围内选择玻璃在某些时候,你可能想将你的变量折射率转换成一种实际玻璃的折射率通常在优化的Nd和Vd值与当前玻璃目录中的实际玻璃的值没有一种理想的匹配然而,ZE__X将搜索这个目录,使用类似于前面的RGLA定义的最小平方数的准则来找到一种“最匹配”的玻璃(部分色散项被忽略)目录中与变量折射率参数相差最小的玻璃就是选中的玻璃这种玻璃也将在“表面数据概述”中汇报这个显示的折射率数据是从Nd和阿贝常数计算得到的数据,而不是最匹配玻璃的数据在将模拟玻璃转换成实际玻璃以后,通常需要另一次优化运行对于那些具有灵敏的色差平衡的系统,仅仅因为模拟玻璃的色散和实际玻璃的色散是不可能一样的,所以不可能使用变量玻璃来找到最佳玻璃输入玻璃的使用输入玻璃的方法直接改变玻璃类型,然后重新优化来看看新的玻璃是否产生一个更好的结果可以通过简单地改变玻璃类型,然后重新优化来手动使用这种方法,或者使用在下一章“全局优化”中介绍的全局优化技巧来自动控制这个过程全局优化方法实际玻璃目录的材料,在这层意义上它是比较优越的方法关于这个优化玻璃的选择方法的说明可参见下一章“全局优化”中的“优化玻璃的选择”的说明变焦和多重结构镜头的优化变焦镜头的优化和常规的单个结构镜头的优化事实上是一样详细内容可参见“多重结构”一章特殊数据的优化这段说明仅与使用ZE__X-EE的用户有关ZE__X-EE支持的某一些表面,如泽尼克表面,泽尼克相位表面,扩展多项式表面,和二元光学表面,使用了特殊数据值这些数据可以被编辑,可以从ASCII码文件中载入,以及可以用作变量来优化关于编辑界面的详细内容可参见“编辑菜单”一章要使一个特殊数据值成为一个变量,可打开特殊数据编辑界面当特殊数据编辑界面显示以后,把光标移到你要优化的值所在的行和列,然后按Ctrl-Z(在主界面中使用同样的命令来设置变量)现在当运行优化程序时,这个变量将被优化使用特殊数据值时也有几个边界约束XDVA、XDGT、和XDLT分别是指特殊数据值、特殊数据值大于、和特殊数据值小于显示的电子表格中Int1栏指出了使用操作数的表面的编号,Int2指定了使用哪个特殊数据值非连续群体中对象的优化在非连续群体中优化变量在根本上与其他数值参数的优化没有什么不同变量的设置使用和镜头数据编辑界面中的参数同样的方法其困难之处是优化非连续对象的方法是一种不可预知的方法,以这种方法光线可能(或者可能不会)通过非连续群体对于非连续对象,如棱镜,棱镜在位置和尺寸上的微小的改变不会明显地影响光路然而,对于一些对象,如光管,对象定义的微小改变可以明显地影响光路如果对象的位置和角度稍微有点改变,那些曾经通过该对象的光线可能会完全避过该对象在输出计算中这通常会引起一些错误,优化将会执行地很差,或者根本就不能执行对于这些系统,使用全局优化法则将使优化有效地执行下去,这种法则不是特别依赖于输出计算一些非连续系统的另一个问题是出瞳可能不是入瞳的合理像由于这个缘故,如果系统是一个非成像系统,它不能在出瞳上形成入瞳的像,将使用矩阵法,而不是用高斯积分法使用I__E操作数的优化I__E操作数通过发射大量光线进入入瞳,计算通过所有的表面口径到达其他表面的那部分光线,来估计光学系统的效率如果仅使用硬边缘的表面口径,如圆形口径,使用这个操作数的优化可能不会顺利地执行下去这是因为ZE__X在每个变量值上作一个非常微小的微分变化,然后计算这个操作数值的有限变化,来估计这个操作数值的输出对于I__E操作数,如果没有光线足够靠近口径来从渐晕变成无渐晕或者vi__-a-versa,那么变量值的微小变化可能不会改变这个效率估计值其解决方法是在一个用户定义表面上用软边缘口径来代替硬边缘口径软边缘口径有一个传输率,在整个口径的大部分区域是一样的,但接近边缘时,传输率将在一个小区域内逐渐降为零,而不是忽然变化筛选器功能因实现这一功能而被包含在ZE__X之内,如例子DLL文件中介绍的那样详细内容可参见“表面类型”一章中“用户自定义表面”细节可参见例子US_FILT
4.DLL的说明梯度折射率操作数的使用有几个优化操作数被用在优化中来控制梯度折射率材料的性质它们中的一些介绍如下DLTNDLTN用来控制梯度折射率镜头中折射率的最大的总的变化Int1用来定义表面编号,Int2用来定义波长编号DLTN定义如下这个最小和最大折射率值是在极端z轴坐标,和处计算的在成形之前,和是用来构造镜头的空格的最小和最大坐标位置的Z轴坐标对于凸球面,它们对应于球面顶点对于凹球面,它们对应于表面上的最大矢高处LPTDLPTD用来控制材料中梯度的外形仅用Int1来定义梯度折射率表面的编号LPTD是制造光程差的缩写,这个约束用来使非线性外形保持单调上升或下降仅当坐标梯度的二次或三次项是变量时才使用它这个操作数仅对梯度折射率5表面有效LPTD可以使用值为零的目标值这个边界约束执行如下的条件这个最小和最大折射率值是在极端z轴坐标,和处计算的在成形之前,和是用来构造镜头的空格的最小和最大坐标位置的Z轴坐标对于凸球面,它们对应于球面顶点对于凹球面,它们对应于表面上的最大矢高处如果这个操作数的残留差值小于零,则可以稍微减小这个目标值(试着减小
0.1)改变目标值通常比提高权重更有效对于虚构的空格,操作数LPTD的值必须为零始终要检查梯度外形,确保其斜率不改变符号用户自定义操作数这段说明仅与使用ZE__X-EE的用户有关有很多的时候需要执行很复杂的计算,并且要优化计算的结果ZE__X已经提供了一些这样的计算,如操作数MTFA,它追迹大量光线,计算MTF值,然后返回一个结果数值到评价函数编辑界面的“值”栏中有限的一些操作数可以在评价函数中由它自己执行;其范例可参见这一章前面的“复合操作数的定义”一节的说明然而,这有一些问题,因为只有用户自己定义的程序才有足够的机动性来定义操作数计算的数据有两个方法可以达到这个目的1)通过使用ZPL宏指令2)通过使用在外部定义和编辑的程序ZPL宏指令的使用比较简单,易于与ZE__X结合,而且几乎不需要什么编程经验然而它受ZPL宏指令语言的性能的限制,而且ZPL宏指令是被通译的,这对于复杂的计算意味着降低执行速度对于执行速度还算较快的比较简单的宏指令,ZPL宏指令优化通常是比较好的选择在外部定义的程序对于编程来说是比较复杂的,需要外部C语言或者其他语言编译器,以及至少需要一些编程经验然而,在外部定义的程序比由ZPL宏指令语言提供的程序复杂得多,而且,由于外部程序是被编译的,所以它们的运行速度明显比较快这个速度差异是戏剧性的,通常越复杂的计算越有益于在外部编译的程序实际上,在外部定义的程序可能是十分复杂的,在返回到ZE__X之前可追迹成千上万条光线或者做十分冗长的计算注意,可以基于由其他分析程序计算得到的数据用分界面来优化镜头,如偏离光线分析程序ZPL和执行用户自定义操作数的外部编译方法详细介绍如下用ZPL宏指令的优化如果ZPL宏指令语言足够用来执行要求的计算,那么在评价函数中使用操作数ZPLM来调用ZPL宏指令宏指令执行要求的计算,然后使用ZPL关键字OPTRETURN得到其结果操作数ZPLM是容易使用的Int1和Int2分别用来指定宏指令编号和数据域的编号宏指令编号用来说明将执行哪个ZPL宏指令,而数据域编号则说明由宏指令计算的哪个数据将被优化宏指令编号必须是在0到99之间的一个整数例如,如果一个操作数ZPLM的Int1值为17,那么宏指令编号为17,这个要执行的宏指令必须命名为ZPL
17.ZPL宏指令名总是必须使用宏指令编号的两位数表示法如果宏指令编号为6,那么要执行的宏指令应该是ZPL
06.ZPLZPL宏指令文件必须在ZPL宏指令的默认文件夹中详细内容可参见“文件菜单”一章数据域编号必须是0到50之间的一个整数,包括这两个数这个编号指出了在内存中与镜头相关的空间数组中的位置在宏指令的执行过程中,宏指令关键字OPTRETURN指明了哪个编号的数据域用来存放宏指令计算的结果总共有51个数据域,调用一个宏指令可以用来同时优化51个不同的值例如,假设你需要一个宏指令来计算从第一面到像面的总长度(这在效果上是操作数TOTR的一个用户自定义的翻本)这个宏指令看起来可能像这样n=nsurx=0forI=1n1x=x+thicinextoptreturn0=x注意关键字OPTRETURN的使用这个关键字将“x”的结果储存在空间数组位置0中假设这个宏指令被命名为ZPL
15.ZPL为了优化x的结果,在评价函数编辑界面中增加一个ZPLM评价函数操作数,其Int1是15,Int2是0更新评价函数之后,它的“值”和由TOTR得到的一样,也可以用相同的方法优化ZPLM也可使用Hx,Hy,Px,和Py数据域这些数据域可以被ZPL宏指令分别用ZPL函数PVHX,PVHY,PVPX,和PVPY读取“PV”是“传递数据”的一个记忆体关于数据域编号需要直到一个非常重要的事情如果它的值为零,则执行宏指令,得到OPTRETURN0中的值然而,如果数据域编号不是零,那么不执行宏指令,而代替使用前面调用该宏指令时储存的数值这种约定有着实质性的好处如果宏指令计算了许多数值,它们所有都需要被优化,则这个宏指令只要调用一次,而多次使用ZPLM操作数就可以得到这个数据这比多次调用宏指令有效得多例如,假设名为ZPL
11.ZPL计算三个数值,它们三个都需要优化在这个宏指令中将使用OPTRETURN来储存这三个数据OPTRETURN0=xOPTRETURN1=yOPTRETURN2=z那么在评价函数中用三个ZPLM操作数来摘录这个数据,仅调用一次这个宏指令来执行优化ZPLM110ZPLM111ZPLM112仅在ZPLM110中调用宏指令ZPL
11.ZPL注意,仅当Int2的值为零时,可以使用Hx、Hy、Px、和Py的值,因为仅在这种情况下,宏指令才被求值最后,在宏指令执行过程中镜头数据不能有任何改变,这一点十分重要这些改变将涉及到后面其他操作数求值ZE__X不能将已经求值的镜头数据恢复到对ZPLM指定的宏指令求值之前的状态同样,ZPLM也不应用在默认评价函数的中间,而应该放在ZE__X默认定义的那部分评价函数的前面或后面如果在宏指令操作的过程中镜头数据被改变了,ZE__X将无法知道哪个数据被改变了,而且不能不能将镜头数据恢复到没改变时的原始状态只允许ZPL宏指令执行对镜头数据的拷贝数据进行优化,而不是对实际数据进行优化,这样可以避免出现上述情况,然而这个功能当前不被支持其原因是有时候宏指令在对后面的操作数进行求值之前需要改变镜头数据在这种情况下,应执行两个宏指令第一个应按要求修改数据,第二个应将数据恢复到原始条件这两个宏指令,和执行改变镜头数据的插入操作数一起,都可以在评价函数编辑界面中列出使用外部编译的程序的优化创建一个用户自定义操作数(UDO)的第二种方法是编写一个外部窗口程序来计算数据,然后使用动态数据交换(DDE)来将数据输入ZE__X中或从ZE__X中输出DDE界面在“ZE__X扩展”一章中进行说明那里介绍的内容在这里不再复述;这里的说明是在假定已理解那一章的内容的前提下进行的操作数UDOP被用来从评价函数内部调用一个外部客户程序客户程序可能通过制造多个__到ZE__X服务器的DDE调用来执行要求的计算,然后使用DDE界面将结果返回到ZE__X然后将计算得出的数据放在评价函数编辑界面中的“值”栏中,这样才可能以通常的方法被优化UDOP是很容易使用的Int1和Int2的值分别用来指定客户程序编号和数据域编号客户程序编号指出了哪个客户程序将被执行,而数据域编号则指出了由客户程序计算的哪个值将被优化客户程序编号必须是0到99之间的整数例如,如果一个UDOP操作数的Int1的值被设为17,那么客户程序编号为17,被执行的客户程序必须被命名为UDO
17.EXE客户程序名必须始终使用与客户程序编号相对应的一个两位数如果客户程序编号为6,那么要被执行的客户程序应该是UDO
06.EXE客户程序文件必须放在ZE__X主目录下的\UDO目录中当到达一个其数据域编号为零的UDOP操作数,ZE__X将调用这个客户程序假设客户程序编号为17,客户程序将以如下的语法结构被调用UDO
17.EXE缓冲器代码HxHyPxPy这缓冲器代码是由ZE__X提供给客户程序的一个整数值,它是唯一能识别正确镜头的标识符因为ZE__X能够同时对多个镜头进行求值,缓冲器代码被用作一个标识符,以便于当客户程序申请或返回数据时,它和正确的镜头相__注意在优化时,ZE__X将同时对许多镜头进行求值,将计算出输出的细微差异,这个优化将继续下去客户程序必须计算指定镜头的数据一旦客户程序开始执行,客户程序必须执行一下一个关键的步骤1)建立与ZE__X服务程序相连的DDE链2)将正确的镜头数据加载到ZE__X服务程序的存储器中3)计算要求的数据4)将数据传输回ZE__X5)清除ZE__X服务程序的存储器中的内容6)终止DDE链,并退出具有代表性的是,DDE链是由ZCLIENT编码维持的,这在DDE一章中介绍(当然如果愿意的话,用户自己可___编写它们)ZCLIENT调用了用户定义的用户函数来计算操作数数据为了将正确的镜头数据加载到ZE__X服务程序的存储器中,必须发送一个单个的名为GetUDOSystem项目到ZE__X服务程序中其语法结构为“GetUDOSystem,缓冲器代码”这将使ZE__X从系统存储器中重新得到这个正确的镜头数据,并且后面所有的DDE调用都是对这个镜头的操作(如光线追迹)然后通过随意使用在DDE一章中定义的任意一个DDE项目调用来计算数据一旦数据被计算完毕,最多有51个值可以被放在一个长格式的字符串中使用项目SetUDOData将数据传送回服务程序,最后回到ZE__X内的优化程序其语法结构为“SetUDOData,缓冲器代码,data0,data1,data2,data3,……,data50”任何一个省略的数据项被认为是零所有的数据必须是自由格式的整数、指数、和浮点数关键的是客户程序要用SetUDOData返回一个字符串,即使它只包括一个缓冲器代码,而其余都是空的ZE__X将等着客户程序返回这个字符串因为ZE__X无法知道计算将用多长的时间,所以ZE__X将一直“暂停”,直到它得到这个数据如果客户程序计算失败了,或者没有返回这个数据,ZE__X将不能完成这个操作数的执行,或者将永远暂停在ZE__X内部按下ESC键将会“中断”求值,使ZE__X跳过对这个操作数求值可以通过客户程序的用户函数将控制返回到ZCLIENT来终止DDE链一个计算3个数据项,分别被称为a,b,c,的范例编码可以阅读如下voidUserFunctionchar*szCom__ndLine{doubleabc;charszBuffer
[500]szSub
[256];intbuffer_code;/*得到识别镜头的缓冲器代码*/buffer_code=atoiGerStringszCom__ndLine0szSub;/*将正确的镜头数据设置到服务程序储存器中*/sprintfszBuffer“GetUDOSystem%i”buffer_code;PostRequestMessageszBufferszBuffer;/*这里是计算数据的地方……,这些行省略了*//*现在得到标记为0,1,2的数据*//*如果行的总长度超出255个字符,则不要使用SetUDOData,*//*而使用SetUDOItem详细内容可参见有关ZE__X扩展的章节*/sprintfszBuffer“SetUDOData%I%.7f%.7f%.7f”buffer_codeabc;PostRequestMessageszBufferszBuffer;}注意,对客户程序的一个简单调用可以得到多个数据这是数据域编号用来摆放的地方数据域编号可以是0和50之间的数字,包括这两个数这个编号指出了数据在与存储器中的镜头相对应的全局数组中位置在客户程序的执行过程中,客户DDE项目“SetUDOData用来得到一个有51个数的长字符串(或者少一点;空格和省略值被认为是零)这些数据必须是数值,被存放在镜头缓冲器中,以供后面的UDOP使用在实际应用中,DDE项目名限制在255字符之内,这限制了SetUDOData只能传送远小于51项的数据;但是DDE项目“SetUDOItem”通过一次传回一个数据可以在这个限制附近工作对于任意一个DDE项目名有一个255个字符的限制;因此SetUDOData被限制只能通过少量的数值为了在这个限制附近工作,可以使用SetUDOItem,这在“ZE__X扩展”中说明总共有51个不同的数据域,因此一个客户程序调用可以用来同时优化51个不同的值这个数据域编号值指出了哪个得到的数值将被放在那个UDOP操作数的“值”栏中UDOP也允许使用Hx,Hy,Px,和Py数据域这些数据也可以被客户程序读取,因为它们在命令行中跟在缓冲器代码后面被传送过去有一个非常重要的事是要知道数据域编号如果它为零,则执行客户程序,并且将从数据位置0得到的值放到值栏中然而,如果数据域编号不为零,则不执行客户程序,由客户程序的一个前面的调用储存的先前值将被代替使用这个约定的优点是它的实用性如果客户程序要计算许多数值,这些数值都需要被优化,则客户程序仅需要调用一次,只要用多个的UDOP操作数就可以得到这些数据这比多次调用客户程序有效得多例如,假设一个名为UDO
25.EXE的客户程序计算了三个数值,它们都需要优化在这个客户程序中,通过使用“SetUDOData,buffercode,x,y,z”将这些数值传送回去然后只调用一次客户程序,评价函数中的三个UDOP操作数就可以记录这些数据,并执行优化,这三个操作数是UDOP250UDOP251UDOP252仅在操作数UDOP250的求值过程中调用客户程序UDO
25.EXE注意,仅当数据域值为零时,才使用数值Hx,Hy,Px,和Py,因为仅在这种情况下客户程序才被求值与ZPL宏指令的使用不同的是,UDO在求值过程中可以随意改变镜头数据,这个因为所有的DDE命令都是针对镜头数据的一个__本执行的,而不是针对正在被执行的实际镜头数据有一个被称为UDO_DEMO.C的范例UDO源代码文件,它可以由ZCLIENT编译和连接这个可执行的文件需要被重命名为UDOxx.EXE,这里xx是一个两位数的整数这个UDO范例得到6个值Hx,Hy,Px,Py,和两个虚拟常数,分别放在编号为0到5的数据位置中使用建议在初期设计过程中,优化时很少需要对每个视场的所有波长的所有光线进行追迹因此,可以通过在优化时限制使用的视场和波长的数目来大大减少执行的时间如果选择的视场和波长的权重被设为零,则在构建评价函数时默认评价函数运算法则将跳过这些零权重的视场或波长其结果是追迹的光线少了许多,加快了执行速度例如,如果一个镜头在五个视场点被求值,则评价函数中仅包含第
一、第
三、和第五视场是可行的当然,在设计的后期,需要包括所有的光线,默认评价函数需要被重新构建由一些技巧可以用来改善执行结果除非优化方案坚持用不实际的设计,否则不要对变量设置边界操作数边界操作数增加了计算的难度只要可能,尽量使用求解来代替明确的操作数例如,如果可能的话,则用曲率求解来控制焦距,而不用操作数优化与现代镜头设计的技术是不可分的,而且,只有实践才能是设计者精通使用优化法则那些精通其他软件优化法则的使用者可能会发现ZE__X更易于使用,而且只要少量经验,界面使用的技巧容易掌握,设计者可以专心于设计本身如果你刚刚接触计算机化的镜头优化,则没有比实际操作更好的方法来学习它了全局最佳方案这个产生评价函数的最小可能值的设计被称为是“全局”最佳方案,是最好的可能设计的定义然而,没有已知的优化法则对于一个任意的设计问题都普遍可以发现其全局最佳方案,除非你想“直接找到”一个优化法则(换句话说,就是试验所有的无数可能解决方案来判断哪个是最好的)使用计算机帮助的光学设计的技术有两个基本组成首先,设计者必须能够确定一个合适的初始方案,第二,他或者她在优化过程中必须扮演一个监督员的角色一个好的监督员知道什么时候、如何备份和尽量使程序进入一个更有效的方向不幸地是,这通常需要相当多的经验,甚至通常是相当枯燥无味的一个经验丰富的设计者在寻找一个新的、更好的设计模式时,通常要靠直觉、分析和幸运三者结合ZE__X为执行这个全局最佳方案的搜索提供了一个自动操作的能力;这个特性将在下一章介绍第十八章全局优化介绍这个特性仅对ZE__X的XE和EE版本有效这一章中的资料关键依赖于用户已经阅读和掌握了前一章中有关“优化”的资料在最近几十年之内,镜头优化的约定方法是使用阻尼最小二乘法(DLS)DLS有着许多引人注目的特征;它是一个有效的方法,并且在搜寻评价函数的“局部”最小量它也是一个非常好的方法在上下文中,局部这个词意味着在不增加评价函数的情况下,从解决方案的当前位置出发可以得到的评价函数的最小值(这是一个理想化的事物,实际上,DLS只能跳过一个很小的增加评价函数的区域)为了使这个问题形象化,你可以想象你正在旅行,努力想从山的一边的一个起始点出发去寻找一个山谷的底部你想找到这个山谷的最低点假设你不能看到这个山谷,这里是烟雾朦胧的,你所能看到的所有的是离你现在站的地方非常近的地形你可以测定哪条路是下山的,你可以沿着那个方向一直走下去,直到斜坡又变成上山了;在那个点你可以发现一个新的下山方向你可以一遍又一遍地重复这个过程,直到抵达一点,在那里所有的方向都是上山的这个最低点是一个局部最低点,至少是这个山谷的底部这个方法的问题是一旦你到达了这个局部最小量,将无法去测定其他地方是否已经没有一个更好更低的最小量例如,如果你从这一点出发从任意一个方向往山上走,直到一个局部山峰,然后继续往前走,下山进入下一个山谷,最后你将抵达一个新的局部最低点判断这个新的最低点是低于还是高于前面那个山谷的最低点查明答案的唯一方法是走一趟你可能会问,既然计算机是如此快速,___不试着算出每个可能的结构来判断哪个是最好的为了得到这个问题的作用域的一个感性认识,可以考虑一个带有六个自由度的双胶合镜头(自由度表明它们是优化的变量)如果你假设每个值可以取100个可能值(一种粗略的采样方法),则将有1E+12种不同的可能系统如果对每个系统求值需要追迹20条光线(一种低的估值方法),而且你每秒钟可以对一个表面追迹1000000条光线,则需要的时间大约为8E+07秒,或者大约为
2.5年对于一个四片的镜头(16个变量)在三个视场和三个波长中求值,使用100条光线来求值,将需要1E+32次系统求值,或者需要几十亿倍的宇宙寿命的时间有一个解决全局优化问题的方法是(十分感谢地)不需要这种不合情理的计算努力这些运算法则包括虚拟的退火,多个起点,高级系统,神经网络,和其他一些所有这些法则都有其长处和弱点,这些超出了本章的讨论范围ZE__X的功能在ZE__X中有两个__的全局优化法则,每个都有其不同的用途你可能使用的第一个运算法则被称为“全局搜索”,在仅给出评价函数和初始设计的情况下它用来寻找一个新的设计形式全局搜索使用起始运算法则,多个起点,约定的阻尼最小二乘法,和一些高级启发式系统的统一体来搜索一个新的设计形式全局搜索运算法则对于搜索一个有前途的设计形式是十分有用的,但是,它通常不能产生一个“最终”的设计方案第二个运算法则就是用来实现这个用途的第二个运算法则被称为“锤形”优化(镜头设计者常说的对一个设计进行锤打来挤出最后一点成果)一旦发现了一个好的、合理的起始点,锤形法则将用尽一切方法来搜寻一个最佳方案,这可能比经验和全局优化法则优越锤形法则仅需要一个部分优化的镜头和以ZMX文件形式存在的评价函数虽然全局优化法则是十分有用的,但是要认识到不能保证总是,甚至是有时能发现真正的全局最小量,这一点是重要的当然,也无法去测定一个方案是否是这个全局最小量,甚至它是你所找到的最好的方案(记住关于这个问题的宇宙寿命的比率)要认识到不能保证总是,甚至是有时能发现真正的全局最小量,这一点是重要的全局搜索和锤形法则两者都需要非常大的计算上的努力才是有效的这两个法则不能有意交互使用!(DLS优化就是为了这个)如果你设置了一个全局优化,当计算机工作时你在旁边观察,你将会被迫感到失望的当你设置了这个问题,让计算机运行几个小时,或者甚至是几天,全局优化是十分有效的,但不能只运行十几分钟理想的情况是在晚上停止工作时设置一个问题,让全局搜索(或者锤形,这要根据你的需要)工作一个通宵在第二天早上,你将会看到一个有用的结果全局搜索法则在你开始一个全局搜索之前,你必须拿出一个很粗略的起始点“很粗略”意味着这个设计有正确数目的表面,一个定义的光栏面,和选择的初始玻璃视场和波长必须被定义,你也需要定义一个评价函数,关于这个过程的详细内容可参见“优化”一章这个粗略的设计方案可以是一个平行平板玻璃,其最后一面用一个曲率求解来控制焦距如果不用一个求解来控制焦距,那么这个系统最后将会有一个想要的近似焦距同样,变量参数也必须全部被定义在开始全局搜索之前必须保存这个镜头ZE__X使用一个这个起始焦距作为一个比率参数,因此,这个起始设计方案至少应该有一个近似正确的焦距在主界面上,选择工具,全局搜索在这个对话框上有四个按钮开始,停止,继续,和退出选择开始ZE__X将初始文件拷贝到从GLOPT_
01.ZMX到GLOPT_
10.ZMX的文件中,然后开始搜索ZE__X将开始查看从你定义的范围中取出的镜头参数的不同的结合体优化将会从一个最近产生的镜头开始继续下去,知道ZE__X认为这个新镜头已被充分优化对于每个产生的新镜头都一样,ZE__X将拿这个新镜头的评价函数与迄今为止发现的最好的十个镜头的评价函数相比,根据需要将它放入十个最好镜头的列单中的正确位置,保留其他的镜头文件如果镜头有着比GLOPT_
10.ZMX还要高的评价函数,则它将被放弃不定地重复这个循环每次发现一个新镜头比十个镜头的列单中最差的镜头要好,它将被放在列单中的正确位置在几百个镜头被替换后(这可能需要对几万个镜头进行求值),最后得到的一批镜头有希望包含有一些非常好的设计方案,或者至少有一些有前途的形式这个法则也会周期性地返回到十个镜头的列单中的镜头上来判断它们能否继续被改善有时,一些镜头将被改善,然后放回到十个镜头的列单中假如这种情况发生,如果被替换的旧镜头有着与新镜头一样的基本形式,则旧镜头将被丢弃这样做将在十个镜头的列单中保持一定的差异为了终止搜索,选择停止按钮根据运算正在做些什么,它可能立即退出,或者它将需要几秒钟一旦法则已经被终止,你可以__退出按钮你现在可以打开从GLOPT_
01.ZMX到GLOPT_
10.ZMX中的任意一个文件继续按钮与开始按钮十分相象,然而,继续按钮首先将载入已存在的从GLOPT_
01.ZMX到GLOPT_
10.ZMX的文件,并将它们的当前评价函数放到十个最好镜头的列单中因此,继续按钮将从前一个运行结束的地方开始搜索继续按钮不会删除已存在的十个最好的镜头,相反,开始按钮会删除这些文件,然后完全基于当前镜头数据编辑界面中的镜头重新开始搜索如果当一个完全无关的镜头数据放在镜头数据编辑界面中时选择继续按钮,ZE__X将使用在镜头数据编辑界面和评价函数编辑界面中的当前数据来优化镜头,但是将分别用旧的GLOPT文件各自的评价函数作为比较目标全局搜索很少会自己找到全局最小量其原因是全局搜索集中力量用来搜寻一个新的、有前途的设计形式,而不是正确集中来搜寻每种形式的最好的可能方案这后面的工作将留给另一个称为“锤形优化”的法则,这将在下节中介绍锤形法则在检查由全局搜索产生的设计形式之后,你或许想去研究它们中一两个有着最小评价函数的那个并不总是最好的(虽然如果你能很好地设计你的评价函数,它应该是)例如,第二好的解决方案可能更易于构造无论你使用什么标准来测定这个最有前途的解决方案,你现在是想用这个选择的镜头作为一个起始点来寻找最好的可能方案锤形优化将得到这个镜头,并通过做一些调整和优化来尽力精炼它这个镜头每次被改善,它将被保存到磁盘中一个临时文件中锤形优化仅需要一个带有一些变量和一个评价函数来得到起始点的ZMX文件锤形优化界面显示了开始的评价函数和迄今为止发现的最好的评价函数虽然好的结果在几分钟之内可能是坏的,但是法则被允许运行几个小时,最适宜的是通宵为了终止这次搜寻,可选择停止按钮,然后选择退出按钮如果ZE__X不正常终止,最后保存的锤形文件可以在临时文件中建立这个临时文件名是由这个起始镜头文件名构造的如果正在被优化的镜头被存放在文件C:\ZE__X\SAMPLES\MYFILE.ZMX中,那么这个临时文件将被称为C:\ZE__X\SAMPLES\MYFILE_HAMMER.ZMX锤形法则也可以有效地用在一个不是由全局搜索产生的部分优化的设计方案可___在任意设计方案上使用锤形法则玻璃选择的优化如果一块玻璃由一种由折射率、阿贝常数、和部分色散偏离描述的“模拟”玻璃构成,则模拟玻璃参数也可以和其他数值参数一样被设成变量和被优化然而,这种模拟玻璃的方法有一个严重的缺点在使用模拟玻璃找到一个好的解决方案之后,必须将模拟玻璃转化成实际玻璃然后使用新选择的玻璃重新优化这个设计方案不幸的是,对于许多系统新优化的设计方案将比使用模拟玻璃的方案要差甚至更大的失败是,使用实际玻璃的最佳方案有着和使用模拟玻璃发现的方案不同的形式传统上,为了找到一个更好的玻璃组合,设计者应该查找玻璃图上的候选玻璃,代替用作新的玻璃选择,再重新优化如果新的方案是更好的,则这个玻璃选择将被保留;否则,一组新的玻璃组合将被用来求值只要设计者愿意继续搜索,这个过程将一直继续下去代替玻璃的使用ZE__X通过允许玻璃有与之相对应的一种“代替”状态来自动操作这个过程如果一块玻璃被作为一种代替玻璃(使用玻璃求解对话框),那么在优化过程中,全局优化(锤形和全局搜索)将自动反复执行近似玻璃的代替这允许ZE__X不仅可以优化数值指示值,如半径和厚度,还可以允许不用求助于玻璃色散的理想化来指导玻璃选择的优化为了使用这个代替特性,在玻璃求解对话框(通过在任意一个玻璃名称上双击是得到这个对话框的快捷方法)中自由设置每块玻璃的状态,使之变成“替代”一旦定义了玻璃的代替状态,然后调用锤形或者全局搜索优化ZE__X在寻找更好的设计方案过程中将自动改变玻璃类型系统默认ZE__X可从任意一个当前作用的目录中选择任意玻璃,这些目录在系统的通用对话框中指定选择玻璃的限制实际上,通常必须限制用作代替玻璃的可用玻璃,其原因如下目录中的“玻璃”不是全部都是实际玻璃;它们一些是那些不适合使用的液体,气体,晶体,和塑料许多玻璃是非常昂贵的,重的,脆弱的,或者具有其他一些不适合使用的机械性质或许,仅有某几个目录是想要用来作为新选择的玻璃,而其他目录必须仍被用作光学系统中的其他表面由于这些原因,ZE__X提供了一些可选的方法来限制用作代替玻璃的可用玻璃库通过定义仅用在某些指定表面的特殊目录通过定义一个“模板”,它包括关于代替玻璃的__,耐酸能力,耐污染能力,和其他一些性质的限制通过在玻璃目录中,以各种情况为基础来“排除”玻璃通过在评价函数中定义“惩罚”,它阻止选择带有不合使用的性质的玻璃玻璃求解对话框准许一个目录名的描述说明来用作候选代替玻璃如果没有给出目录名(如目录名区域是空的),则可以从在系统的通用对话框中选择来使用的所有目录中选择玻璃如果给出了目录名(如Hoya),则仅选择那一个目录中的玻璃如果需要的话,这允许不同的表面可以从不同的目录中选择玻璃这种以非常普通的方法来限制要考虑用作代替玻璃的玻璃数量的方法也是很有用的注意,用户自定义目录也可以被指定使用没有扩展可以被指定,ZE__X自动添加了.AGF扩展可以定义一个玻璃置换模板基于玻璃的__,AR,SR,FR,CR,和PR代码值来限制选择所有目录中的哪些玻璃关于定义模板的信息可参见“工具”一章中的“玻璃代替模板”一节为了防止选择某种玻璃,可在玻璃目录对话框中对那种应该避免的玻璃选择“取消代替”详细内容可参见“玻璃目录的使用”一章排除玻璃的优点是目录中的其他玻璃仍旧可以使用,而不必去定义一个__的目录惩罚是评价函数中的一个操作数,如__OS,GT__,和INDX,如果玻璃有不受欢迎的性质时它们用来增加评价函数这是一个效率最低的方法,因为即使一个由于太高了而不被认为是好的方案的结果评价函数结束了,玻璃仍旧可以被选择,而且后面的镜头继续优化然而,这对于定义玻璃间的关系是有用的,例如,最小化构成一个胶合面的两块玻璃的GT__差值(为了防止镜头在热压下被破坏)使用建议这里有几个最佳化全局优化法则(全局搜索和锤形)的执行结果的技巧果可能的话,将光栏放在第一面如果你的入瞳在系统中间,你可以通过使用一个虚拟的第一面作为光栏来模拟它,然后用一个负的厚度来得到表面2这提高了执行的性能,因为ZE__X不需要去计算入瞳在哪里如果合适的话,你可以将这个厚度变成一个变量这个技巧对于本身有入瞳畸变的系统不能很好地工作,如广角镜头在最后一个玻璃表面的曲率上使用边缘光线角度代替操作数EFFL来控制有效焦距撤消一个变量将明显减少这个问题的维数,而操作数EFFL需要一个额外的光线追迹,降低了评价函数求值的速度在像平面前的最后一个厚度上使用边缘光高求解(如零光高)大多数镜头对轴上视场的
0.7光瞳带要纠正地很好如果你的直觉要求,你也可以使用其他的光瞳带这个求解将确保由全局搜索产生的每个设计方案都在焦深之内,就好象曲率求解确保正确的焦距这两个求解一起可以将全局搜索法则产生的结果改善几个数量级对于锤形优化,用一个变量来代替这个求解来考虑最佳的散焦使用操作数MNCT和MNET它们是避免出现负的中心和边缘厚度的基本操作数ZE__X使用这些边界约束来决定搜索中每个操作数的适当范围解决方案将在方案空间的这些不合适的区域内徘徊,除非你特别禁止它保持你的评价函数尽可能相似在默认评价函数构造中使用2或者3个环带(参见“优化”一章)通常是一个好主意对于锤形优化你通常要用更多的环带数乐于多运行几个长运转在一个设计问题开始之前为了得到设计形式的想法,一个或者稍多一些的运转将被用来探测有前途的设计方案,最后一个运转用来确保你所决定的设计方案已不能被改善了(锤形优化对于这个最后任务有着明显的好处)使用代替玻璃,而不用模拟玻璃,特别在使用锤形优化时对于一个使用模拟玻璃的设计方案使用锤形优化没有多少好处,因为最后这些玻璃需要被转化回实际玻璃,然后重新优化代替玻璃十分有用,特别在设计过程的后期,这时设计形式已被决定下来如果你计划连续好几天运行一个搜索,你可以减暗或者关闭你的显示器,或者使用屏幕保护程序来保护你的荧光粉,以免其老化锤形法则可以被终止,然后重新开始,这不会有信息的重大丢失在优化过程中,它自动保存任何被改善的设计如果一个全局搜索被终止,在下一次通过选择继续按钮,而不是开始按钮,来继续这个搜索当优化程序在运行时,它将支配计算机的资源其他应用程序仍然可以运行,但是它们是低反应的,在WindowsNT/2000下,通过打开任务管理器可以减少给ZE__X的资源;然后选择ZE__X.EXE程序;右击鼠标;然后选择SETPriorityLOW如果一定数量的时间没有用户操作,一些计算机可以被变成进入“睡眠”模式为了允许ZE__X继续运行,这个特性可能需要被禁止,即使很长一段时间不用从键盘或者鼠标输入总结最后再次强调一下,全局最小量搜索特性对于任意一个特殊问题将永远不可能找到一个全局最小量它擅长于发现可供选择的设计形式,用手工去寻找这些形式将是冗长无味的它是加到你的工具箱中的一个功效非常强大的工具;它不是一个光学设计技巧的替代品全局搜索法则有着非常强大、自由的组成,因此每次不会有两个产生准确的同样结果的运转有时这个解决方案是差的,有时是好的,但是对于持续时间相似的运行,它们的结果通常是不一样的第__章公差规定介绍ZE__X提供了一个使用简单,但灵活和强大的公差推导和灵敏度分析能力这个用于分析的公差包括了结构参数的变化,如曲率、厚度、位置、折射率、阿贝常数、非球面系数,以及其它更多的参数ZE__X也支持表面和镜头组的偏心分析,表面或镜头组在任意一点的倾斜分析,表面外形的不规则分析,以及参数或特殊数据的值的变化分析由于参数和特殊数据项可以说明非球面系数,梯度折射率系数,以及其它,因此这些数值的任意一个也都可以作为公差分析的一部分不同的公差可以被用在任意一个组合中来估计调整和装配误差对系统性能的影响公差也可以使用简单的操作数来定义,如TRAD,它定义了一个曲率半径的一个公差这些公差操作数和镜头文件一起被自动保存我们可以在从主菜单中的编辑界面组中得到的公差数据编辑界面中编辑这些公差操作数公差可以被不同的标准所求值,包括RMS斑点尺寸、RMS波前差、MTF反应曲线、标准误差、用户自定义评价函数、或者用来定义一个复杂的调整和求值过程的过程另外,还可以定义补偿来模拟对装配后的镜头所作的调整ZE__X也允许在一个补偿上设置限制可以以两种方式来计算公差灵敏度分析对于给定的一批公差,是分别对每一个公差来测定它在标准里的变化量的反转灵敏度分析分别对每个公差在性能方面的一个给定的最小允许减小量来计算公差灵敏度分析和反转灵敏度分析分别考虑每个公差对系统性能的影响这个总体性能可由一个平方和根的计算来估计MonteCarlo模拟是作为一个可选择的估计所有公差的总体影响的方法被提供的这个模拟产生了一系列随机镜头,它们符合这个指定的公差通过同时考虑所有的可应用的公差,可能可以得到预期性能的准确模拟通过使用正态的、统一的、或者抛物线的统计方法,MonteCarlo模拟可以产生许多的设计方案基本流程一个镜头的公差分析由这些步骤组成1)给这个镜头定义一批适当的公差通常,在这一章中定义的默认公差生成特性是一个好的起始点公差在公差编辑界面中被定义和修改,这个界面在主菜单栏中的编辑界面菜单中得到2)添加补偿,并且对每个补偿设置允许范围默认的补偿是后焦距,它控制了象面的位置也可以定义其它的补偿,如象面倾斜因为可以使用“快速公差规定”,所以仅仅使用后焦补偿可以大大加速这个公差过程可以定义的补偿的数量没有限制3)选择一个适当的标准,如RMS斑点尺寸或MTF使用一个公差过程可以定义更复杂的公差标准,这将在后面介绍4)选择要求的模式,灵敏度分析或者反转灵敏度分析5)修改默认的公差,或者增加新的公差来满足系统要求6)执行这些公差的一个分析7)回顾由这个公差分析产生的数据,考虑公差的预算如果需要,可返回到步骤5关于这个基本流程的详细内容将在后面的章节中提供公差操作数一个公差操作数有一个四个字母的记忆码,如TRAD代表半径公差两个整数值,被简称为Int1和Int2,是联合这个记忆码来确定这个公差应用于其上的镜头表面一些操作数用Int1和Int2来作为其它目的,而不是定义表面编号每个公差操作数也都有一个最小值和最大值这两个值指出了与名义值的最大可接受变化值每个操作数也都有一个空栏来作为随意填写的注释栏,这可以使这个公差设置得更容易阅读可用的公差操作数在下面的表格中列出,详细说明如下公差操作数名称Int1Int2说明表面公差TRAD表面编号—曲率半径的公差,以镜头长度单位表示TCUR表面编号—曲率的公差,以镜头长度单位的倒数表示TFRN表面编号—曲率半径的公差,以光圈表示TTHI表面编号补偿表面编号厚度或位置的公差,以镜头长度单位表示TCON表面编号—圆锥常数的公差(无单位量)TSDX表面编号—标准表面的x偏心的公差,以镜头长度单位表示TSDY表面编号—标准表面的y偏心的公差,以镜头长度单位表示TSTX表面编号—标准表面的x倾斜的公差,以度表示TSTY表面编号—标准表面的y倾斜的公差,以度表示TIRX表面编号—标准表面的x倾斜的公差,以镜头长度单位表示TIRY表面编号—标准表面的y倾斜的公差,以镜头长度单位表示名称Int1Int2说明TIRR表面编号—标准表面不规则性的公差TEXI表面编号数据项编号使用泽尼克的标准表面不规则性的公差TPAR表面编号参数编号表面的参数数值的公差TEDV表面编号特殊数据编号表面的特殊数据值的公差TIND表面编号—在d光处的折射率的公差(参见注解)TABB表面编号—阿贝常数值的公差(参见注解)元件公差TEDX第一表面最后表面元件的x偏心的公差,以镜头长度单位表示TEDY第一表面最后表面元件的y偏心的公差,以镜头长度单位表示TETX第一表面最后表面元件的x倾斜的公差,以度表示TETY第一表面最后表面元件的y倾斜的公差,以度表示TETZ第一表面最后表面元件的z倾斜的公差,以度表示用户自定义的公差TUDX表面编号—用户自定义的x偏心的公差TUDY表面编号—用户自定义的y偏心的公差TUTX表面编号—用户自定义的x倾斜的公差TUTY表面编号—用户自定义的y倾斜的公差TUTZ表面编号—用户自定义的z倾斜的公差对于每个公差,都要在公差编辑界面上规定一个最小值和一个最大值这些公差将在下面部分详细说明TRAD曲率半径公差用来直接规定曲率半径的公差最小值和最大值是以镜头长度单位表示的极值偏差TCUR曲率公差用来规定曲率单位的公差,它直接关系到权重最小值和最大值是以镜头长度单位的倒数表示的极值偏差例如,如果一个表面的名义半径为100mm,则其名义曲率为
0.01mm-1如果该表面的最小和最大TCUR值为-.001mm-1和+.001mm-1TFRN光圈公差当规定平坦的或者大半径的表面时,光圈公差是非常有用的最小值和最大值是以光圈(无单位量)表示的极值偏差操作数TW__被用来定义测试波长一个曲率有微小改变的表面的矢高的变化被近似给出,这里r是表面的半口径矢高的变化关系到以光圈表示的偏差,如下,这里N是光圈的个数二分之一因子假定了一个双倍通过的牛顿环类型测试更详细的信息可参见__lacara,光学车间测试TTHI厚度公差TTHI被用来规定在元件组中的元件的绝对位置和镜片的厚度的公差系统默认,假设厚度的所有变化仅仅影响该表面和与那个元件有接触的表面例如,一个双胶合镜头的第一片镜片在厚度方面有一个+
1.0mm的变化,则第二片镜片的前后顶点都将偏移+
1.0mm然而,由于ZE__X通过使用从前面表面得到一个补偿来定义所有表面位置,因此,简单地增加+
1.0mm到这个表面将把这个系统中后面的所有镜头都偏移+
1.0mm在装配中更有可能发生的是这个+
1.0mm的补偿将被这个镜头组后面的第一个空气间隔所吸收TTHI可以通过允许指定一个“补偿”表面来处理这种情况系统默认,这个补偿表面被指定为跟在被规定公差的表面之后的第一个空气间隔为了举例说明,假设一个镜头,它的表面3是BK7,表面4是F2,表面5是空气名义厚度分别是
3、
4、和6mm如果默认的公差法则为表面3定义一个TTHI操作数,则将在表面5上放一个补偿如果这个公差值为+.1mm,则在分析过程中,它们的厚度分别变成
3.1mm、
4.0mm、和
5.9mm这样,从表面6到象面的表面的绝对位置将不受表面3的厚度变化的影响这个补偿是随意的;为了使用无效,将它设置成与公差相同的表面编号,如TTHI33对于一些系统,如那些由在一个镜筒中的一堆隔圈组成的系统,这个补偿可以不被要求Int1被用来定义表面编号,Int2是补偿表面的编号,除非Int2等于Int1最小值和最大值是以镜头长度单位表示的极值偏差TCON圆锥常数公差TCON被用来定义一个圆锥常数的公差最小值和最大值是没有单位量的极值偏差TSDX,TSDY表面偏心公差TSDX和TSDY分别用来分析一个标准表面类型在x和y方向上的偏心Int1的值说明了表面编号,而且这个表面必须是一个标准表面类型标准表面类型以外的表面类型可以用后面介绍的TEDX和TEDY操作数来规定公差最小值和最大值是以镜头长度单位表示的偏心TSDX和TSDY的分析使用了不规则的表面类型参见这一章后面介绍的“不规则表面类型的公差规定”部分的说明TSTX,TSTY表面倾斜公差TSTX和TSTY被分别用来分析一个标准表面关于X和Y轴的倾斜Int1的值说明了表面编号,而且这个表面必须是一个标准表面类型标准表面类型以外的表面类型可以用后面介绍的TETX和TETY操作数来规定公差最小值和最大值是以度表示的关于镜头的X和Y轴的倾斜参见相关TIR操作数TIRX和TIRY的描述TSTX和TSTY的分析使用了不规则的表面类型参见TIRX,TIRY表面TIR公差TIRX和TIRY被分别用来分析一个标准表面沿着X和Y轴的倾斜Int1的值说明表面编号,而且这个表面必须是一个标准表面类型标准表面类型以外的表面类型可以用后面介绍的TETX和TETY操作数来规定公差TIRX和TIRY被用来指定关于总的指示器逃避或者TIR的公差,这测量了在一个镜头中“光楔”的数值最小值和最大值是在这个表面的最大口径半径处测得的以镜头长度单位表示的“矢高”的数值的两倍,这里最大口径半径是由这个表面的半口径定义的其变化是如下给出的关于表示TIRX和TIRY数值的归一化坐标x或者y归一化坐标的函数;例如,如果TIRX公差为
0.10mm则在镜头的最小+x口径方向上的矢高为
0.05mm,在最小-x口径方向上的偏离为-.05mm,这表示一个值为
0.10mm的“总”的TIR对于TIRY也是相似的这个最小值和最大值被用来简单地模拟表面在每个方向上的倾斜这个表面的实际倾斜角给出如下;这里S是表面的半口径注意,沿着Y方向的矢高意味着一个绕着X轴的一个旋转体,沿着X方向的矢高意味着一个绕着Y轴的一个旋转体TIRX和TIRY的分析使用了一个不规则的表面类型参见这一章后面介绍的“不规则表面类型的公差规定”部分的说明TIRR表面不规则度公差TIRR被用来分析一个标准表面的不规则度Int1的值指出了表面的编号,而且这个表面必须是一个标准表面类型这里不直接支持非标准表面类型的不规则度的分析(关于模拟不规则度的更多的信息可参见下面的TEXT操作数的说明)模拟不规则度比其它类型的公差要麻烦一点这主要是因为自然形成的不规则度是随机的,不象半径的变化那样有确定性因此,要作一些关于不规则度的自然状态的假设,以便于执行这些分析当使用TIRR时ZE__X所作的假设是,这个不规则度为球差的一半和象散的一半这与假设100%的象散比起来,是一个限制性比较少的模拟,因为象散不能由调焦来补偿,因此是这个镜头中的一个更严重的缺点最小值和最大值是在表面的最大口径半径处测量的以光圈单位表示的不规则度,这里最大的口径半径是由表面的半口径定义的可用TW__操作数来定义这个测试波长ZE__X假设是在一个双倍通过的牛顿环类型测试中测量光圈的例如,一个“W”光圈的TIRR将产生表面矢高的一个变化,为,这里是测试波长(由TW__操作数定义),是归一化的半径坐标,是在y方向上的归一化的半径坐标波前光路的变化与矢高和由这个表面隔开的两种介质的折射率的变化有关TIRR的分析分析使用不规则的表面类型当计算MonteCarlo分析时,象散的角度可在0到360度之间自由选择这允许随机确定的象散误差的模拟这与对每个元件都沿着y轴方向设置象散比起来,要少一些严格性,而多一些现实性更多的信息可参见这一章后面介绍的“不规则表面类型的公差规定”部分的说明TEXI使用泽尼克模式的表面不规则度公差TEXI被用来分析一个表面上的随机的、不规则的小幅度偏离,这个表面可以是一个标准表面、偶次非球面、或者泽尼克基本表面Int1的值指出了表面的编号,Int2的值定义了用来模拟那个表面上的不规则度的泽尼克项的数目这里不直接支持标准表面、偶次非球面、或者泽尼克表面之外的其它表面类型的不规则度分析TEXI与TIRR类似,只不过TEXI使用泽尼克表面矢高来模拟不规则度,而不是用TIRR使用的第三级象差公式关于泽尼克表面的完整的说明可参见“表面类型”一章当使用TEXI时,最小和最大公差值被解释成是以双通过光圈形式表示的在测试波长处的表面的近似波峰到波谷(PTV)误差波峰到波谷是不规则度的一个粗略的测量ZE__X计算了泽尼克多项式的每个单项的系数,这个多项式使用下面的公式来定义表面外形的偏离,这里f是双通过光圈的数量,n是用在这个不规则模型中的泽尼克项的个数,λ是测试波长由一个n的平方根按比例决定这些系数来说明一个事实,那就是泽尼克项的一个随机的__通常将在一个RSS意义上求和,所以PTV误差与泽尼克项的个数不是成线性比例的由于指定这个近似的全面PTV误差是方便的,所以都可以根据上面的公式来计算每个泽尼克的项目注意,有一个“c”值来代表以光圈表示的最小和最大公差对于这个灵敏度分析,表面被转化成一个泽尼克表面,这个泽尼克多项式的所有系数被设成由上述等式得到的最小或最大的“c”值注意,由于在口径边缘对于所有的多项式项目,表面矢高变形都是相同的,一个值为
0.001的“c”,这时,使用20个泽尼克项将产生一个20c的最大矢高偏离对于MonteCarlo分析,将和灵敏度分析一样来转化表面,但不是每一个多项式项都被赋予一个位于最小和最大公差值之间的随机选择的系数可以使用选择来作为操作数的统计学模型来选择这个随机值可以参见STAT命令的说明默认的泽尼克项的个数是36个,这是最大值通常讲,如果使用的项目越少,则不规则度的频率越低,即整个表面的起伏就越少;如果使用的项目越多,则将是高频率的不规则度,即整个表面的起伏就越多注意TIRR操作数模拟了不规则度的最低频率形式,对于整个表面仅仅是一个二次和四次偏离TEXI可以模拟更多的不规则表面,可以使用36个项,在整个表面上通常可以看到大约5~15个“起伏”TEXI不使用泽尼克表面的位置、x倾斜、或者y倾斜项因为泽尼克表面矢高表达式包含了标准表面和偶次非球面的一部分,所以这两种表面类型的任意一个都可以用由TEXI操作数创建的泽尼克表面来模拟如果表面已经是一个泽尼克表面,那么这个偏离被简单地加到已经在那里的多项式项中如果表面是一个标准表面或者偶次非球面,则这个泽尼克表面的标准化半径被设成是这个表面的半口径如果表面已经是一个泽尼克表面,最小和最大公差被假定是在已经定义的标准半径处测量的TE___是忽略泽尼克项目0,即活塞术语,把这个值设为0TPAR参数数据公差TPAR被用来规定参数数据的公差Int1数字是表面编号Int2数字必须是1和8之间的一个整数,它说明参数编号参见“表面类型”一章的表格,它列出了在每种表面模型中使用的参数编号对于测定非球面系数的公差,以及更多,TPAR是非常有用的最小值和最大值是以被这个参数使用的任意单位表示的变化量TEDV特殊数据值公差TEDV是特殊数据值的公差特殊数据值被ZE__X-EE中的特殊数据编辑界面使用来定义非球面项目、衍射系数、或者其他数据Int1用来识别表面,Int2用来识别特殊数据编号最小值和最大值是以被这个特殊数据值使用的任意单位表示极值误差参见“表面类型”一章的表格,它列出了在每种表面模型中使用的特殊数据编号TIND折射率公差TIND是折射率的公差Int1用来识别表面,最小值和最大值是折射率的极值误差这个折射率误差是作为一个“补偿”来模拟的,它依赖于波长,除非这个表面的玻璃是一种由d光折射率、阿贝常数、和dPgF定义的“模拟”TABB阿贝常数公差TABB是阿贝常数或者Vd常数的公差Int1用来识别表面最小值和最大值是阿贝常数的极值误差如果表面的玻璃是一种由d光折射率、阿贝常数、和dPgF定义的“模拟”这个折射率的变化是被在任意波长处的折射率的微分变化的一个估计,作为d光折射率、阿贝常数、和dPgF的一个函数来给出的TEDX,TEDY元件偏心公差TEDX和TEDY分别被用来分析在X和Y方向的偏心由Int1和Int2定义的两个表面编号指出了一个镜头组的起始表面和终止表面最小值和最大值是以镜头长度单位表示的偏心这两个公差要求ZE__X在这个镜头组的前面和后面插入一个坐标断点,然后将整个组作为一个整体进行偏心由于这个原因,TEDX和TEDY通常不在一个已存在的坐标断点两侧使用如果你需要这个功能,可参见TUDX和TUDY的说明TEDX和TEDY也可以被用来模拟表面的偏心,和TSDX和TSDY一样TEDX和TEDY将作用于任意一种类型的表面,包括标准表面和非标准表面,而TSDX和TSDY只作用于标准表面为了使用TEDX和TEDY来偏心一个单一表面,只要简单将Int1和Int2设成相同的表面编号为了检查来看看ZE__X实际上是否在做你想要做的事情,可参见在“公差结果的故障”一节中的S__E命令的说明TEDX和TEDY命令是可以被嵌套的例如,去分析一个由表面5到表面20定义的镜头组的偏心,这是可能的;同样可以同时分析由表面5~
8、8~
12、14~20等等定义的元件的偏心这个功能可以模仿在一个装配中的元件的校准误差,以及在整个装配中的校准误差这个嵌套的规则在“MonteCarlo分析的嵌套规则”一节中将作完整的说明TETX,TETY,TETZ元件倾斜公差TETX、TETY、TETZ分别被用来分析一个表面或者一个镜头组关于X、Y、或者Z轴的倾斜由Int1和Int2定义的两个表面编号指出了镜头组的起始表面和终止表面最小值和最大值是以度表示的偏角这三个公差要求ZE__X在镜头组的前面和后面插入一个坐标断点,以及在镜头组的末尾使用一个虚拟表面以致可以返回到前顶点然后整个组可以作为一个整体绕着一个点转动由于这个原因,当定义的表面范围中包括了一个坐标断点,它与在由拾取求解得到的TETX/Y/Z控制的表面范围之外的下一个坐标断点有关,这时不应使用TETX/Y/Z危险的情况是如果两个结果倾斜范围交迭在一起,那么这个元件的位置可能不是你想要的那样如果你想要这个功能,可参见TUTX、TUTY、和TUTZ的说明TETX和TETY也可以被用来模拟单一表面的倾斜,有时被称为“光楔”,和TSTX和TSTY一样TETX和TETY可以作用于任意一种类型的表面,包括标准表面和非标准表面,而TSTX和TSTY只作用于标准表面为了使用TETX和TETY来倾斜一个单一表面,只要简单地将Int1和Int2设成相同的表面编号默认的TETX和TETY是绕着镜头组的前顶点转动的,然而,绕着其他点转动通常是有利的例如,一个设计好的镜头装配将绕着镜头的节点转动,这样可以在校准过程保证焦距这种情况容易被ZE__X通过在节点处使用一个虚拟表面来模拟简单地将起始表面(Int1)变成在节点处的虚拟表面,这样转动将绕着那一点进行第一个表面可以被定位在与镜头组的其余部分有关的任意点上,因此倾斜可以绕着任意点发生TETX、TETY、和TETZ操作数可以被嵌套例如,分析一个由表面5到20定义的表面组的倾斜是可能的,同样也可以同时分析由表面5~
8、8~
12、14~20等等定义的元件的倾斜这个功能可以模仿在一个装配中的元件的校准误差,以及在整个装配中的校准误差这个嵌套的规则在“MonteCarlo分析的嵌套规则”一节中将作完整的说明TUDX,TUDY,TUTX,TUTY,TUTZ用户自定义倾斜/偏心这五个公差,TUDX、TUDY、TUTX、TUTY、和TUTZ,被用作更一般的用户自定义倾斜和偏心这些名字是代表用户自定义偏心/倾斜X、Y、和Z公差的记忆码这些与TEDX、TEDY、TETX、和TETY非常相似其不同之处在于,ZE__X不会自动插入要求坐标断点表面来完成在公差范围内的指定的偏心和倾斜为了使用TUDX、TUDY、TUTX、TUTY、和TUTZ命令,你必须已经将由Int1指定的表面定义成一个坐标断点表面通常,但不是一直,在镜头数据编辑界面中的后面将会有第二个坐标断点,它有一个关于这个公差参数的拾取求解这个求解可以是正的或者负的,根据情况决定这允许通过一定要求的手段来实现一些关于任意点复杂的转动和偏心有一点是很重要的,那就是为使用Tuxx公差而插入的坐标断点对所有的倾斜和偏心有一个零的名义值最小值和最大值对于TUDX和TUDY是以镜头长度单位为单位的,对于TUTX、TUTY、和TUTZ是以度为单位的,就象坐标断点表面一样不规则表面类型的公差规定公差操作数TSDX、TSDY、TSTX、TSTY、和TIRR都使用不规则表面类型来模拟镜头表面的波动关于不规则表面的详细说明可参见“表面类型”一章使用不规则表面类型的压倒性的优势在于速度、简易、和机动性任意的标准的表面类型都可以被转化成一个不规则表面类型,而不需要虚拟表面和坐标断点而且,倾斜、偏心、和不规则度的聚合效果可以完全通过使用MonteCarlo分析来模拟当ZE__X使用操作数TSDX、TSDY、TSTX、TSTY、和TIRR来计算公差分析时,先要把表面从一个标准表面类型转化成一个不规则表面类型这就是___在使用这些操作数时,只支持标准表面类型的原因公差控制操作数这里也有一些公差控制操作数,它们可以被输入到公差数据编辑界面中这些操作数不是公差,但是可以被用来定义补偿,为了进一步的评价而保存中间结果,定义统计性质,以及为光圈公差定义测试波长公差控制操作数名称Int1Int2说明__DV表面编号特殊数据编号设置一个特殊数据值作为一个补偿CMCO操作数编号结构操作数编号设置一个多种结构操作数值作为一个补偿COMP表面编号代码设置一个补偿代码是0代表厚度;1代表半径;2代表圆锥常数CPAR表面编号参数编号设置一个参数作为一个补偿S__E文件编号—保存被用来评价在编辑界面中的前面行中的公差的文件参见下面的说明STAT类型标准偏离的编号对于随意选择的MonteCarlo参数分析设置统计分配的类型参见下面的说明TW__——这个操作数设置了测试波长“最小值”栏被用来编辑和显示这个测试波长公差控制操作数在下面将被详细说明__DV定义特殊数据值补偿__DV被用来定义补偿的表面编号和特殊数据编号,以供公差分析使用Int1被用来指定表面,Int2被用来定义特殊数据编号例如,为了指定表面9的特殊数据值17为一个补偿,使用Int1=
9、Int2=17的__DV可参见“表面类型”一章的表格,它定义了哪些特殊数据被哪些表面类型所使用最小值和最大值的用法与它们作为COMP是一样的可以定义的补偿的数目没有被限制CMCO定义多种结构操作数补偿CMCO被用来定义补偿的操作数编号和结构编号,以供公差分析使用Int1被用来指定操作数编号,Int2被用来定义结构编号例如,为了指定结构4中的多种结构操作数6为一个补偿,可是用Int1=
6、Int2=4的CMCO关于使用多种结构操作数的信息可参见“多种结构”一章最小值和最大值的用法与它们作为COMP是一样的可以定义的补偿的数目没有被限制COMP定义补偿COMP被用来定义补偿的表面编号和类型,以供公差分析使用Int1被用来指定表面,Int2被用来定义类型Int2使用一个定义如下的“代码”Int2=0,补偿为厚度Int2=1,补偿为曲率半径Int2=2,补偿为圆锥常数“用户自定义评价函数”,则尽管仍然使用补偿,但这个补偿的边界将被忽略可以定义的补偿的数目没有被限制CPAR定义参数补偿CPAR被用来定义补偿的表面编号和参数编号,以供公差分析使用Int1被用来指定表面,Int2被用来定义参数编号例如,为了指定表面5的参数2为一个补偿,使用Int1=
5、Int2=2的CPAR参见“表面类型”一章的表格,它定义了哪些参数被哪些表面类型所使用最小值和最大值的用法与它们作为COMP是一样的可以定义的补偿的数目没有被限制S__E保存灵敏度分析镜头公差特性的操作数不总是明确的,特别对于那些使用坐标断点或者不寻常的评价函数的系统为了得到一个最近的结果来看看公差程序实际上在做什么,可以使用S__E操作数S__E__入到任意你想要更详细检查的公差的后面例如,假设在公差数据编辑界面中你有一个公差操作数TEDX在回顾最后的灵敏度之后,评价函数的改变看起来不再有意义了在公差数据编辑界面中编辑公差操作数来在这个TEDX命令后面增加一个S__E命令对于Int1的值,可以输入0或者其它数字下一次运行公差分析时,ZE__X将把用来计算TEDX公差的文件保存到一个名为TS__000n.ZMX的文件中,这里n是在Int1栏中指定的整数这个镜头文件将被保存在与当前镜头相同的目录中ZE__X将保存被用来在一个ZMX格式文件中评价前述公差的镜头以通常的方式运行这个公差文件,然后载入你指定的文件名它将告诉你指示数据、坐标断点、拾取、变量(它们是被最佳调整的补偿)、以及被用来测定评价函数数据的评价函数(通常是对于最大公差值)这个过程将让你去检验实际上的结构是你正试着要模拟的结构,将让你洞察ZE__X是如何调整你的镜头指示来测定公差STAT定义统计STAT被用来在MonteCarlo分析过程中定义“飞行”统计STAT命令采取了两个整数自变量Int1指定了统计类型0代表正态分布;1代表均匀分布;2代表抛物线分布;3代表用户自定义分布统计Int2的值仅仅被正态分布使用,它定义了“n”,平均和极值公差之间的标准偏离的数值统计类型将在这一章的后面部分的“MonteCarlo分析”一节中将详细定义TW__测试波长这个操作数设置了测试波长当设置默认公差时,ZE__X将增加一个TW__操作数,它一个
0.6328微米(HeNe)的值作为这个测试波长如果没有定义测试波长,那么ZE__X默认这个为主波长可以在操作数列表中放置多于一个的TW__操作数;每个操作数都为其后面的操作数定义了测试波长仅仅那些最小值和最大值以光圈形式被测量的操作数才被这个设置所影响公差数据编辑界面中的“最小值”栏被用来编辑和显示这个测试波长默认公差的定义可以从公差数据编辑界面的菜单栏中选择工具、默认公差来定义默认公差可以从主菜单中选择编辑、公差数据来激活公差数据编辑界面默认公差对话框包含了以公差类型分类的几个选项表面公差半径如果选择了这个选择项,那么将包括默认的半径公差默认的公差可以由一个以镜头长度单位表示的固定距离或者由在测试波长处的厚度光圈(由操作数TW__定义)来指定这个公差仅仅被放在那些有光学功能的表面上,这样就排除了那些两边有相同折射率虚拟表面如果表面是一个平面,则默认的公差值被指定作为一个以光圈表示的变化量,即使选择了其它选项也是这样厚度如果被选中,则在每个顶点间隔上将指定一个厚度公差ZE__X假设所有的厚度变化只影响那个表面和与那个元件相接触的其它表面;因此,在这个厚度后面的第一个空气间隔被用作一个补偿详细内容可参见这一章前面的关于TTHI的详细说明偏心X/Y如果被选中,偏心公差被加到每个__的镜头表面中公差被定义作为一个以镜头长度单位表示的固定偏心数量ZE__X使用TSDX和TSDY来表示标准表面的偏心,使用TEDX和TEDY来表示非标准表面的偏心倾斜(TIR)X/Y如果被选中,则一个以镜头长度单位或者度表示的倾斜或者“全反射”公差被加到每个镜头表面中ZE__X使用TSTX和TSTY来表示以度为单位的标准表面倾斜,使用TETX和TETY来表示以度为单位的非标准表面倾斜S+A不规则如果被选中,则在每个标准表面上指定一个球形的象散不规则详细内容可参见前面给出的TIRR的描述泽尼克不规则如果被选中,将在每个标准表面上指定一个泽尼克不规则详细内容可参见前面给出的TEXI的描述折射率TIND被用来模拟折射率的变化阿贝常数TABB被用来模拟阿贝常数的变化元件公差偏心X/Y如果被选中,则偏心公差将被加到在每个镜头组上去公差可以被定义为一个以镜头长度单位表示的固定偏心数量倾斜X/Y如果被选中,一个以度表示的倾斜公差将被加到每个镜头组和表面上去重要的一点是要注意系统默认镜头组绕着这个镜头组的第一个表面的顶点倾斜关于绕着一些其它点倾斜的信息可参见在这一章前面介绍的TETX和TETY部分除了公差定义以外,在这个对话框中还有另外两个选项起始行这个控制指出了默认公差应该被放在公差数据编辑界面中的哪个地方如果行号大于1,那么从指定的行号开始附加新的默认公差使用焦距补偿如果被选中,则将定义一个默认的后焦距(象面之前的厚度)补偿至少要使用一个补偿才能大大缓解一定的公差,然而,补偿是否被使用则要依赖于设计的具体情况也可以定义其它补偿更多的信息可参见“补偿的定义”部分这里有六个按钮OK接受这些设置,并产生默认公差Can__l关闭对话框,但不改变默认公差S__e保存这个设置,以供特性使用Load恢复前面保存的设置Reset将设置恢复到默认值Help调用在线帮助系统系统默认,ZE__X允许的MonteCarlo分析从一个高斯“正态”分布中摘取一个任意值一旦定义了默认公差,它们将和镜头文件一起被自动保存如果在镜头数据编辑界面中插入另外的表面,则公差表面将自动被重新编号补偿的定义在这里可以定义许多不同的补偿任意一个表面或者一些表面的厚度(使用地最多),曲率,圆锥常数,任意的参数或者特殊数据值多种结构操作数也可以被定义作为一个补偿对于使用特殊组成的倾斜和偏心作为补偿,参数值是很有用的要被倾斜的表面必须已经被定义成一个坐标断点(或者也许是一个倾斜表面),并按要求带有一些适当的拾取求解系统默认象面焦距被指定作为一个补偿你可以增加或者删除补偿来使这个分析适合你的特殊情况,可以使用任意多的补偿通常,使用更多的补偿将放宽公差,但使系统的实际校准复杂化可以使用公差操作数COMP、CPAR、__DV、和CMCO来定义所有的补偿操作数的定义在“公差控制操作数”一节中描述当使用一个过程来定义公差程序时,补偿可以被修改,在模拟的校准过程的不同阶段可以定义不同的公差组合关于这个选项的详细内容,可参见这一章后面的“公差过程的使用”部分公差分析的执行一旦所有的公差操作数和补偿都被定义好了,则可以执行公差分析了为了执行公差分析,从主程序菜单栏中的工具菜单中选择公差规定显示的对话框有几个控制,它们被说明如下快速公差模式本来,快速公差规定仅仅考虑了以近轴后焦距误差作为补偿的情况下的变化;其它所有的公差都将被忽略快速模式对于粗略的公差规定是非常有用的,它的速度通常是标准模式的公差规定的50倍评价评价控制被用来指出什么将被用作一个评价图形其选项为RMS斑点尺寸(半径,x,或者y)这对于那些不接近于衍射极限的系统来说是最好的选择;例如,那些象差大于1个波长的系统这是一个最快速的选项对于这个公差分析ZE____是采用质心参考RMS波前这对于那些接近于衍射极限的系统来说是最好的选择;例如,那些象差小于1个波长的系统它几乎和RMS斑点尺寸一样快对于这个公差分析ZE____是采用质心参考评价函数使用一个镜头定义好了的评价函数这对于用户自定义公差规定标准来说是有用的对于那些有非对称视场,或者有拦光的重要的表面口径的系统,用户自定义评价函数也是被要求的如果使用了用户自定义评价函数,则没有边界约束将会被自动加到这个评价函数中几何或者衍射MTF(平均,子午,或者弧矢)这对于那些需要一个MTF说明的系统来说是最好的选择如果选择了平均,则使用子午和弧矢反应的平均值如果选择了几何MTF,ZE__X将使用MTF的近似值,这样计算起来是快速的,对于公差规定目的来说是足够精确的如果公差被放宽了,则基于MTF公差规定的衍射可能是有问题的,这是因为如果OPD误差太大了,则衍射MTF可能是不可计算的,或者是没有意义的如果空间频率是足够高的,并且对于MTF的结果是足够差的,以致于在低于陪分析的频率的一些频率处达到了零,这尤其是正确的MTF是最慢的默认标准,基于计算的衍射要比几何慢一点MTF是子午和弧矢反应的平均值MTF被计算处的频率是在“MTF频率”控制中被指定的瞄准误差瞄准误差被定义为轴上视场追迹的主光线的半径坐标除以有效焦距这个定义产生了象的角度偏离的一个测量ZE__X通过仅仅使用一个BSER操作数(关于BSER的详细内容可参见优化一章)来模拟瞄准误差任意元件或者表面的偏心或者倾斜都将趋向于偏离主光线和增加BSER操作数的值瞄准误差总是在主波长处被计算的,以弧度表示这个标准仅仅被那些半径对称系统所使用注意,瞄准误差没有给出象质的指标;它仅仅是轴上光线偏离的一个测量用户过程一个用户过程是一个宏,象一个命令文件,它在公差规定过程中定义了用作镜头的校准和评估的过程关于这个选项的详细内容,可以参见这一章后面的“公差过程的使用”部分模式模式是灵敏度或者反转灵敏度灵敏度分析计算了对应于每个公差极值的评价函数的变化反转灵敏度分析计算了每个公差的值,它导致了由最大标准指定的结果的降低反转灵敏度模式将改变公差操作数的最小值和最大值更多的信息可参见这一章中其它地方的关于“最大标准”和“反转灵敏度”的描述过程如果要使用用户过程评价函数,这就是这个过程的名称用户过程必须是一个以扩展名TSC结尾的ASCII码文件,必须在与可执行的ZMEAX.EXE程序相同的目录中MTF频率如果MTF被选择作为一个评价,那么这个控制是起作用的,被用来作为MTF频率的定义MTF总是在象空间中被测量的,以线对每毫米表示最大标准在使用反转灵敏度模式时,这个控制是起作用的,被用来定义对于反转公差计算的可接受结果的限制例如,假设评价是RMS半径尺寸,一个系统的名义RMS为.035mm如果最大标准被设为
0.050,那么ZE__X将计算每个公差的最小值和最大值,它将结果降低称为一个值为
0.050的RMS斑点尺寸最大标准必须表现出比名义系统所要求的更差的结果当使用MTF作为一个评价,则最大标准是更低的MTF范围,因为更低的数值象征着更差的结果可以通过按下在最大标准编辑窗口附近“”来计算当前选择的标准的名义评价函数视场通常来讲,用作优化和分析的视场定义对于公差规定是不适合的例如,一个旋转对称镜头可以使用
0、
7、和10度的视场定义对于公差规定目的,当分析倾斜或者偏心公差时,视场定义的对称性的缺乏可能会导致错误的结果当为公差规定而构建一个评价函数时,ZE__X可以使用三个不同的视场设置Y对称ZE__X计算最大的视场坐标,然后仅仅在Y方向上的+
1.
0、+
0.
7、
0.
0、-
0.
7、和-
1.0乘以最大视场坐标处定义新的视场点X方向的所有值全都被设为零这对于旋转对称镜头是默认的XY对称类似于Y对称,只不过这里要使用9个视场点那5个Y对称点被使用,仅仅在X方向上增加了-
1.
0、-
0.
7、+
0.
7、和+
1.0用户自定义使用在当前镜头文件中存在的视场定义当使用渐晕因子、规定多重结构镜头的公差、或者使用公差过程时,需要这个选项当规定非旋转对称镜头或者带有复杂的视场权重的镜头时,也高度推荐使用用户自定义视场如果用户自定义视场被使用,则将不执行权重的调节对于Y对称情况,中心点有一个
2.0的权重,其它所有的点都有一个
1.0的权重对于XY对称,中心点有一个
4.0的权重,其它所有的点为单位量采样采样被用来设置在计算公差评价函数时要追迹多少条光线越高的采样追迹越多的光线,给出越好的结果然而,执行时间也将增加通常,一个3的采样对于光学系统的质量来说时足够了的有高的象差数量的系统要求的采样比低象差的系统要高决定最好的采样设置的最可靠的方法是先在采样为3的情况下运行,然后再在采样为4的情况下运行如果结果有适度的改变,则使用高的设置如果它们有较大的改变,则要检查更高的采样设置如果结果改变不多,则返回到较低的采样设置比要求更高的采样只会增加计算的时间,而不会增加结果的精确性执行灵敏度如果这个选项被选中则将执行灵敏度(或者反转灵敏度)分析如果这个选项没被选中,则它将绕过灵敏度部分和过程,直接到MonteCarlo模拟优化循环#这决定了ZE__X将如何严格地努力去优化补偿值如果被设为自动,则ZE__X将调用“自动”模式的优化,它将运行优化,直到补偿的优化已会聚于一点了对于粗略的公差规定,可以使用低的数值,如
1、
2、或者3如果补偿是很难优化的,则一个较高的设置将会提高精度如果选择了太少的优化循环,则公差将是比较讨厌的;预知的结果将比实际结果要差“自动”设置用起来是最安全的较高的设置是以运行时间为代价来提高精度的仅仅在快速模式被关闭时采用这个选项显示描述如果被选中,每个公差操作数的意义的一个完整描述将在分析报告中被提供如果没被选中,则仅仅列出公差操作数的缩写显示补偿系统默认,在灵敏度分析过程中补偿不会被打印出来如果这个选项被选中,每个补偿值将和每个公差在评价函数中的变化一起被打印出来MonteCarlo这个控制被用来指定将要执行多少MonteCarlo模拟20的默认设置值将产生20个符合指定的公差的随机镜头更详细的内容可参见“MonteCarlo模拟”部分MonteCarlo运转的数目可以被设为零,这将从摘要报告中省略MonteCarlo分析统计选择高斯“正态”分布、“均匀”分布、或者“抛物线”分布这个设置仅仅被MonteCarlo分析使用;参见关于统计模式和“STAT”命令的详细说明,这个命令提供了对使用的统计模式的详细控制保存MC运行这个选项被用来保存在MonteCarlo分析过程中产生的指定数目的镜头文件这个值指定了被保存的镜头文件的最大个数例如,假设选择了20在产生第一个MonteCarlo镜头之后,这个镜头文件将被保存到文件MC_T
0001.ZMX中第二个MonteCarlo镜头文件将被产生,然后被保存到文件MC_T
0002.ZMX中,等等仅仅开始的20个MonteCarlo镜头被保存(最后一个是MC_T
0020.ZMX)如果少于20个的MonteCarlo运行被要求,则保存少于20个的镜头要确保你没有名为MC_Txxxx.ZMX的镜头文件,因为当这些文件被保存时ZE__X将覆盖这些文件,而没有警告这个特性的目的是为了进一步研究由MonteCarlo特性产生的镜头结构#对于多重结构镜头,这指出了哪个结构将被用来规定公差仅仅选择的结构才被考虑,这个结构的编号将在最后的报告中被打印出来如果选择了“所有”,则所有的结构将被同时考虑;在这种情况中,仅仅允许使用一个用户自定义评价函数和用户自定义视场隐藏除最差外的其它所有如果选择了,则所有的灵敏度数据的打印都将被关闭这对于减小输出报告的尺寸是很有用的“隐藏”选择栏通常与“显示最差”控制__起来使用“显示最差”控制可以被设置来仅仅分类和显示一定数量的公差操作数;这允许仅仅打印输出最严格的公差的限制显示最差参见上面的“隐藏除最差外的其它所有”单独列出视场当被选择时,ZE__X将分别对每个视场点列出预报结果这允许将镜头结果作为一个视场位置的函数来详细检查对于每个视场点在MonteCarlo分析中的标准、最好、最差、平均、和标准偏离都将被列出强制光线瞄准如果被规定公差的镜头已经使用了光线瞄准,则在估计公差时将使用光线瞄准如果光线瞄准没有使用,则仅当选择了这个选择栏时才使用光线瞄准通常,光线瞄准的使用将产生更精确的结果,但计算速度也更慢对于初步或者粗略的公差工作,将这个开关拨向默认值“关闭”,但对于最后或者精确的公差工作,则将这个开关设为“打开”覆盖MC图表如果被选择了,对于每个MonteCarlo产生的镜头,每个打开的分析图表窗口(如光线特性图或者MTF曲线图)都将被更新和覆盖对于显示模拟镜头的结果的总的范围,这个最后图表是很有用的那些不会自动改变比例的分析图形是最有用的,如MTF、MTFvs.高度、能量圈、和其它允许用户定义固定比例的图表,如光线特性图静态、文本、和编辑窗口不会被更新在公差分析完成以后,被覆盖的图形窗口将被标记作为静态窗口对于每个MC镜头来计算每个分析图表的时间将明显地减慢公差分析的速度状态在公差分析的计算过程中,公差法则用这个控制被来提供状态信息在这个对话框的底部也有六个按钮OK使用当前的选项来执行公差分析Can__l不执行公差分析而退出这个对话框Terminate终止公差分析S__e保存当前选择的选项,以供进一步使用Load恢复前面保存的设置Reset将设置恢复为默认值一旦所有的选项都被选择好了,按下OK以开始公差分析关于计算方法的详细内容在下一节中被提供ZE__X是如何计算公差分析的ZE__X通过将这个镜头保存到一个临时文件中来开始公差分析,在公差分析完成以后这个临时文件将被用来恢复这个镜头在公差规定中所作的所有改变最后都将被丢弃,最初的镜头文件将不作修改地被恢复例外情况是在反转灵敏度分析过程中,在那里公差数据最小和最大限制可以被改变然后ZE__X将取消所有的变量求解可以被留下来,然而,求解可能会在公差规定过程中导致一些问题;更多的信息可参见这一章后面的“带有求解的公差规定”部分公差操作数被读取,以及由指定的COMP和CPAR定义的补偿参数被设为变量如果使用了一个公差过程,则在这个公差规定过程中定义的补偿可以被修改如果在被规定公差的镜头中,光线瞄准是被打开的,或者如果“强制光线瞄准”开关被选择了,那么在公差的估计中将使用光线瞄准,否则,光线瞄准将被关闭使用光线瞄准计算的公差是更准确的,但执行速度也较慢关于光线瞄准的详细内容可参见“系统菜单”一章然后ZE__X使用在公差对话框上的评价、视场、MTF频率、和采样设置来为公差规定定义一个适当的评价函数由于这是仅仅对这个临时文件所做的,所以为这个镜头所作的原始评价函数不会被扰乱边界约束被加到评价函数中来将补偿限制到使用COMP和CPAR命令指定的最小和最大边界内如果使用了一个用户自定义评价函数,或者如果快速模式是打开的,则关于补偿的边界约束被忽略然后ZE__X调用优化函数对于定义的补偿来查找最好的值然后保存最后的镜头文件,以供公差规定法则后面使用如果快速模式是打开的(见下),则仅仅调整后焦距,而不是优化这个镜头这个镜头的评价函数被认为是“名义”评价函数注意,这个名义评价函数值与在优化或者评价函数编辑窗口中被报告的评价函数值通常是不一样的,因为ZE__X仅仅为公差规定的使用构建了一个新的评价函数然后ZE__X继续运行灵敏度、反转灵敏度、或者MonteCarlo分析,如下所述快速公差规定模式对于公差的评估,ZE__X有两种方法快速和标准如果“快速公差”模式被选择,则要采取几个假设,这将大大加快公差评估的速度首先,所有定义的补偿和补偿边界约束全都被忽略掉使用一个简单的焦距误差求解来将后焦距作为一个补偿来执行这意味着这个焦距要被调整来保持这个名义镜头设计中离焦数量,而不会努力将后焦距重新优化地正好这些假定大大加速了公差评估,导致这个分析提高了大约50倍的速度如果后焦距是唯一被要求的补偿,则快速模式是高精度的;具有代表性的是,快速模式的结果在慢得多的标准模式的结果的几个百分数如果快速模式没有被打开,则ZE__X将使用优化法则来寻找所有补偿的最好的值如果后焦距是唯一的补偿,则快速公差模式是非常快的、正确的、而且应该被使用,这个系统可以被近轴光线描述得很好,如果那些旋转对称的系统如果系统是高度非对称的或者有多个补偿,则不应该使用快速公差当搞不清楚时,则可运行两种模式,然后比较结果在快速模式打开或者关闭时,灵敏度、反转灵敏度、或者MonteCarlo分析法则都可以工作由于快速模式不能很好地优化补偿,所以快速模式的结果通常比标准模式的结果要麻烦一点灵敏度分析对于灵敏度分析,将使用下面的法则对每个公差进行__求值恢复临时镜头将其公差要被评估的参数调整到极小值例如,如果被评估的公差是TRAD,其名义值为100mm,有一个为-
0.1的最小公差值,则这个半径被设为
99.9如果这个公差是一个倾斜或者偏心公差,则要按要求插入虚拟坐标断点来模拟这个波动对于表面倾斜和偏心,如TSDX、TSDY、TSTX、TSTY、TIRX或者TIRY,如果这个表面开始是一种标准类型,则将使用不规则表面类型调整补偿使用的方法依赖于快速模式是否被打开,详细内容可参见这一节的前面部分最后的评价函数将被打印到报告上对于最大公差值重复这个过程对于每个公差操作数来说,这个基本法则是重复的灵敏度分析的评价是在增加评价函数值方面,太宽松的公差通常比其它公差要有更大的贡献这个技巧允许设计者来识别对于某些误差,如倾斜或者偏心,有高灵敏度的表面通常,对于不同的误差,不同的表面也将有不同的灵敏度灵敏度分析帮助来识别哪个公差需要被加紧,哪个公差需要被放松这对于寻找最佳(和最小)的补偿的数量和调整的要求范围也是有利的实际上,对于这个特性有更多的应用程序;例如,设计装配镜头来最佳化补偿杠杆灵敏度分析帮助来识别哪个公差需要被加紧,哪个公差需要被放松输出的数量可以是最重要的,尤其对于有许多元件和相应的许多公差的镜头通常,在所有可能的公差范围内,公差灵敏度的变化是非常大的“显示最差”控制对于总结最差的事故是非常有用的,因为它可以根据对评价函数的贡献将公差分类,然后以递减的次序打印出来如果只关心最差的事故,则“隐藏除最差外的其它所有”可以控制打印的大小在计算完所有单独的公差以后,ZE__X然后将计算统计的变化,其最重要的是在评价函数标准中可估计的变化和相应的可估计的结果对于结果中可估计的变化的计算,ZE__X采用了一个平方根的和的平方(RSS)的假设对于每个公差,结果相对于名义值的变化被平方,然后在最小和最大公差值之间取它们的平均值然后将所有的公差的这个最后被平均的平方值加起来,再取这个结果的平方根采用最小和最大公差值的平均值是因为最小和最大公差值不能同时出现,因此平方值的总和将导致一个非常讨厌的预报而这个最后的RSS是结果的可估计的变化反转灵敏度分析如果执行一个反转灵敏度分析,则将以和灵敏度分析所采用的一样的方法来计算公差然而,当在最小和最大公差值之间作调整时,将在一个循环体内重复地执行这个计算这个调整将一直做,直到最后的评价函数值近似等于在公差对话框中定义的最大标准值例如,如果评价为RMS斑点尺寸,名义评价值为
0.035,最大标准为
0.050,则ZE__X将一直调整最小和最大公差值,直到在这两个极值处这个评价值为
0.050这里有一些这个规则的异常情况最大标准必须象征比名义结果更差的结果如果名义结果比最大标准差,则将出现一个错误信息,公差分析不再被执行如果最小和最大公差值调整导致了比名义系统更好的结果,则这个公差设置不能被修改,将报告这个最后的更好的结果在规定半径公差的时候,当系统由于F/#的增加而改善时,这种情况可能会发生如果公差的起始值产生了比最大标准值更好的结果,这个公差不再被调整这意味着在反转灵敏度分析过程中,公差不会被放松,只能被收紧例如,如果名义值为
0.035,最大标准为
0.050,最初的公差产生一个
0.040的结果,则这个公差不会被增加为了计算准确的限制,首先必须在公差数据编辑界面中放松公差,然后重复反转灵敏度分析这样做是为了防止公差比必要的公差还要松通常,比一些合理的数值更松的公差不会降__造成本使用新调整的公差值来计算可估计的结果变化,其方法与对灵敏度分析所用的是相同的反转灵敏度分析有利于收紧单独的公差,所以没有一个缺点对于结果降低有太大的贡献反转灵敏度分析有利于收紧单独的公差,所以没有一个缺点对于结果降低有太大的贡献注意,对于每个公差__计算它的反转灵敏度的最大标准限制结果估计的总体降低仍将有所有__增加的RSS给出MonteCarlo分析与灵敏度分析和反转灵敏度分析不同,MonteCarlo分析将同时模拟所有波动的效果MonteCarlo分析将同时模拟所有波动的效果可以使用STAT命令来改变这个默认的模式每个公差操作数对于这个统计分布可以有一个__的定义,或者有相同统计分布形式的操作数可以被分成一组所有跟有一个STAT命令的公差操作数将使用由那个STAT命令定义的统计分布可以在公差数据编辑界面中放置和你想要的一样多的STAT命令STAT命令采用两个自变量,Int1和Int2Int1将被设为0代表正态;1代表均匀;2代表抛物线;3代表用户自定义统计仅仅对于正态统计,Int2值将被设为那个参数的平均值和极值之间的标准偏离值有效的统计分布介绍如下正态统计分布默认的分布是一个可修改的高斯“正态“分布,其形式为,这个修正是随机选择的值x(由到两个极值公差值之间的中点的一个偏移来测定)被限制在“n”个为零标准偏离之内默认的“n”只为2,然而,“n”可以使用前面定义的STAT命令的Int2自变量来改变这样做是为了确保选择的值不会超出指定的公差这个标准被设为“n”的倒数乘以这个公差的最大范围的一半例如,如果“n”为2,厚度的名义值为100mm,公差为+3和-1mm,则应该从一个平均值为101mm、范围为正负2mm,标准偏离为
1.0mm的正态分布中摘取这个选择值如果“n”为5,则这个标准偏离为
0.4“n”越大,选择的值靠近公差极值的平均值的可能性就越大“n”越小,正态分布看起来就越象均匀分布均匀统计分布均匀分布的形式为,Δ值为最小和最大公差值之间的差值的一半注意,这个随机选择的值将以相同的概率分布在指定的公差极值之间的任意地方抛物线统计分布抛物线分布的形式为,,这里Δ的定义与均匀分布的完全相同抛物线分布产生的选择值看起来更象在公差范围的极值处得到的,而不是象正态分布那样在中值附近用户自定义统计分布用户自定义统计分布是由一个带有列成表格的分布数据的ASCII码文件来定义的一个普通的概率函数可以被定义为,,这里T值相对于离散的x值被列成表格这个普通的分布可以在数学上被结合起来,以及从这些表格值的整体来说,一个可估计的x值可以与表格分布象匹配的统计形式随机产生这个文件的格式是两栏数据,如下X1T1X2T2X3T3……等等一旦在一个文件中定义数据,则这个文件必须被放在与ZE__X程序相同的目录中,这个文件名(以及扩展名)必须被放在公差数据编辑界面中的与STAT命令同行的注释栏中这个STAT类型必须被设为“3”这个文件名(以及扩展名)必须被放在公差数据编辑界面中的与STAT命令同行的注释栏中一个可能的分布为
0.
00.
00.
10.
50.
21.
00.
30.
50.
40.
00.
50.
50.
84.
01.
05.0注意,X数据值不需要被均匀隔开;在概率快速变化的区域内可以用更精密的间隔这个分布有两个波峰,较高的波峰更高度倾斜向分布的最大值一边用户自定义统计分布是非常灵活的,可以被用来模拟任意一种概率分布,包括歪斜的、多个波峰、或者被测量的统计概率数据在一个相同的公差分析中可以定义和使用多个分布MonteCarlo分析方法的说明注意,从正态分布到均匀分布再到抛物线分布,将连续产生一个更讨厌的分析,因此将产生更保守的公差注意,从正态分布到均匀分布再到抛物线分布,将连续产生一个更讨厌的分析,因此将产生更保守的公差对于每个循环,将调整补偿,然后将这个评价函数和补偿的数值打印出来在所有的MonteCarlo试验之后,将提供一个统计概要MonteCarlo分析的值将同时考虑所有的公差来估计镜头的性能与在系统中指定了“最差事故”的灵敏度分析不同,MonteCarlo分析估计一个系统的符合指定公差的真实结果提供的统计概要对于那些被大量生产的镜头系统是非常有用的那些是一种性质的镜头,由于不合理的采样,当然不会遵循这些统计然而,MonteCarlo分析仍然是有用的,因为它指出了一个单一镜头符合要求的规格的概率MonteCarlo分析嵌套规则当执行MonteCarlo分析时,将同时考虑所有公差如果不遵循一定的规则,可能发生的情况是,定义的元件的倾斜和偏心操作数是相冲突的或者是不明确的公差,如TEDX、TEDY、TETX、或者TETY,要求ZE__X在表面组的前面和后面插入坐标断点,然后将这个表面组作为一个整体来倾斜或者偏心由第一个坐标断点所作的倾斜或者偏心必须由第二个坐标断点来撤消仅仅当第一个和第二个坐标断点的顶点在3D空间的相同位置时才能做到这一点ZE__X通过拾取和位置求解来保证这个条件如果由多个公差操作数指定的表面范围交迭一起,则这个方法将失败例如,如果在表面3~8上有一个TETX,在表面5~12上有后一个TETX,则倾斜了5~12表面组的第一个坐标断点将改变表面5~8的位置,第一个表面组的第二个坐标断点将被__在这种情况中,ZE__X不能保证坐标断点能象事先想好的那样工作实际上,交迭的坐标断点没有一个统一的解释,因此要去想象一个光学系统,在这个系统中它们有一个有意义的物理解释,这是很难的然而,公差是可以被嵌套的,因为嵌套对于倾斜和偏心意味着一个明确的顺序例如,在表面5~12上的TETX后面跟着在表面5~9上的TETX和在表面10~12上的TETX,是可以很好被执行的这个顺序可以模拟一个有多个元件组成的装配的倾斜,每个元件可以在这个装配中自行倾斜嵌套规则是非常简单的1)所有元件的倾斜和偏心公差必须被嵌套2)在每个嵌套组中的最外面一对表面必须是第一个这是一套有效的操作数的例子TETX512TETX510TETX1112这是一套无效的操作数TETX512TETX915TETX515第二个操作数是无效的,因为它部分与第一个操作数交迭(这违反了规则1)第三个操作数是无效的,因为虽然它与操作数1相嵌套,但它是两个操作数的最外面的范围(这违反了规则2)第二个操作数必须被删除或者修改,而第三个操作数可以被放在第一个操作数的前面来构造一个合法的列表TETX515TETX512注意,尽管一个操作数与前面的一个操作数__一个或者两个表面限制,但它被认为是嵌套的,因此TETX5-15后面可以跟另一个TETX5-15或者TETX5-12或者TETX13-15,但不能跟TETX4-13公差过程的使用这个特性仅对ZE__X的EE版本才有效公差过程概述公差过程是一个简单的宏,象一个命令文件,它定义了一个过程,按照它在公差规定过程中来评估一个镜头的性能过程允许模拟一个镜头的一个复杂校准和评估过程使用过程,可以采用下面的行动来一个有问题的镜头—增加或者删除补偿—载入一个新的评价函数—使用任意的评价函数来优化定义的补偿—监控和报告ZE__X通过一个评价函数能计算的任意一个值(由于这个评价函数调用了ZPL宏指令,所以这实际上包括了ZE__X可以计算任意一个值)—将在分析的任意一个阶段中的镜头保存为一个ZMX文件可以将任意多的这些操作组合到过程中;因此可以定义多个评价函数和补偿组在公差分析的评估过程中可以多次执行这个过程,包括—一次计算名义数据—对于在灵敏度分析中的每个公差操作数计算两次(一次对于最小公差,一次对于最大公差)—对于在反转灵敏度分析每个公差操作数计算多次(反转灵敏度分析可能需要反复计算)—对于产生的每个MonteCarlo镜头计算一次公差过程文件必须是以扩展名TSC结尾的ASCII码文件,必须被放在与ZE__X程序相同的目录中任意一个引用的评价函数(有MF扩展)也必须被放在这个目录中公差过程命令公差过程命令被定义和说明如下!语法结构!一个注释行!符号“!”被用来在过程的执行过程中被忽略的过程中定义注释__DV语法结构__DVsurfparam__DV定义了一个新的特殊数据值补偿值“surf”是在初始镜头文件中的表面编号如果公差程序插入了另外的坐标断点或者其它虚拟表面,则ZE__X将自动给表面重新编号值“param”对应于这个表面的某个特殊数据值的编号CLEARCOMP语法结构CLEARCOMPCLEARCOMP取消了当前所有的补偿在调用命令OPTIMIZE之前必须定义新的补偿CMCO语法结构CMCOoperandconfigCMCO定义了一个新的多重结构操作数补偿值“operand”是在原始镜头文件中的操作数(行)编号值“config”对应于结构编号COMP语法结构COMPsurfcodeCOMP定义了一个新的补偿值“surf”是在原始镜头文件中的表面编号如果公差程序插入了另外的坐标断点或者其它虚拟表面,则ZE__X将自动给表面重新编号值“code”为0代表厚度;1代表曲率;2代表圆锥常数CPAR语法结构CPARsurfparamCPAR定义了一个新的参数补偿值“surf”是在原始镜头文件中的表面编号如果公差程序插入了另外的坐标断点或者其它虚拟表面,则ZE__X将自动给表面重新编号值“param”对应于这个表面的某个参数的编号LOADMERIT语法结构LOADMERITfilename.mfMF文件必须驻留在与ZE__X相同的目录中这个文件的格式应该是和使用评价函数编辑界面的工具、保存选项保存的一样的正确的文件格式当评价函数被载入时,它取代了任意一个已存在的评价函数如果公差程序插入了另外的坐标断点或者其它虚拟表面,则ZE__X将自动给那些涉及到表面的操作数重新编号任意涉及到表面编号的操作数应该是原始的、未被改变的镜头的表面编号然后对新的评价函数进行评估最后的评价函数值是要作为“评价函数”被返回到公差分析程序的值,除非后面执行了一个LOADMERIT或者OPTIMIZE命令OPTIMIZE语法结构OPTIMIZEnOPTIMIZE调用了最小阻尼二乘法优化程序,并执行“n”个优化循环如果n为零或者被忽略,则优化程序将以自动模式运行,当探测到收敛时终止优化REPORT语法结构REPORT“text”operandREPORT将把任意用户定义的文本和当前载入的评价函数中任意操作数的值打印到公差输出窗口中值“operand”是一个对应于要被打印的值的操作数(行)编号(注意,任意一个值都可以在一个评价函数中被计算,如果它不需要优化,则可以将它的权重设为零,但对于报告仍然有效)如果操作数为零,那么整个评价函数的值将被打印出来S__E语法结构S__EnS__E将把当前镜头文件保存到一个ZMX文件中;其名称为TS__nnnn.ZMX,这里nnnn是表示数值“n”的一个四位数整数如果,如果“n”为6,则这个文件将被保存为TS__
0006.ZMX公差过程的例子作为一个例子,假设一个光学系统是由多个镜头元件组成的作为校准和评估过程的一部分,这个系统被调整如下将编号为2的元件偏心,直到一个轴上测试光束在象的中间然后将编号为4的元件沿轴偏移,直到得到合适的放大率最后,调整后焦距,仅仅用来最佳化轴上MTF然后测量和记录畸变求出在5个视场点的MTF假设使用一个已存在的坐标断点,表面3的参数1和参数2来偏心编号为2的元件元件4的位置为厚度10,以及后焦距为厚度15此外,假设使一个轴上光线在象面中间的一个评价函数被定义在文件__NTER.MF中,放大率约束的评价函数为文件__GNIFY.MF,MTF评价函数为文件MTF.MF,评估的评价函数为文件EVALUATION.MF相应的过程如下!清除所有已存在的补偿,作为一个新的开始CLEARCOMP!载入中心评价函数LOADMERIT__NTER.MF!定义两个补偿来偏心元件2CPAR31CPAR32!优化4个循环OPTIMIZE4!清除偏心,载入放大率评价函数,调整厚度10CLEARCOMPLOADMERIT__GNIFY.MFCOMP100OPTIMIZE4!现在,载入MTF评价函数,并调整后焦距CLEARCOMPLOADMERITMTF.MFCOMP150OPTIMIZE4!最后,载入评估评价函数,并报告畸变和5个MTF值!这些应该是EVALUATION.MF文件中的前6个操作数CLEARCOMPLOADMERITEVALUATION.MFREPORT“Distortion=”1REPORT“MTFatfield1=”2REPORT“MTFatfield2=”3REPORT“MTFatfield3=”4REPORT“MTFatfield4=”5REPORT“MTFatfield5=”6在这个过程的最后,由最后的LOADMERIT或者OPTIMIZE命令中引出的整个评价函数值将作为ZE__X报告和使用的“评价函数”被返回多重结构(变焦)镜头的公差规定可以对一个多重结构镜头的每个结构进行公差分析可以简单地从“结构#”的下拉框选择要求的结构通常,是没有必要去规定所有结构的公差,但是这当然也是一个选项当使用反转公差时,在每个结构中的连续公差分析将产生共同应用于所有结构的最紧的公差带有求解的公差规定通常来说,你应该在对一个镜头进行公差规定之前删除所有的求解和变量如果你有许多以后可能要用到的求解或者变量要删除,则更便利的方法是将这个镜头文件保存到一个临时文件中,以供公差规定使用如果你将求解留在你的镜头文件中,则虽然公差规定仍然可以工作,但是其结果可能不是你所预期的那样其原因是当这个光学系统包含了倾斜的和偏心的元件时,某些求解,如近轴边缘光线高度求解,将不再有意义了尽管一个系统最初是旋转对称的,但大多数公差命令,如TETX和TETY,将强制使这个系统变成非旋转对称拾取求解也可能导致奇怪的结果,因为当插入或者删除坐标断点时,公差规定法则有时将用到表面描述数据(如厚度)对于位置求解也有同样的限制,当镜头数据被公差规定法则改变以后,它可能不再工作然而,在有些场合里一个拾取求解是你真的想要的例如,如果你正在以双通过模式使用一个镜头,一个元件的倾斜意味着后面一个镜头的倾斜,那么可以使用一个拾取求解来拾取前一个元件的倾斜对于这种特殊情况,你必须使用命令TUTX和TUTY,而且默认公差将不再工作如果在系统中你有这些类型的求解,则要忽略警告“在公差规定之前要删除求解”公差结果的故障参见关于S__E命令部分的说明如果任意一个被计算的公差数据,如评价函数和百分数变化,显示了一个“无穷大”的值,那么这意味着对于指定的公差,这种评价函数不能被评估通常这种评价函数是不能被评估的原因是由于一些光线目标的全反射如果任意公差有一个无穷大的评价函数,则遵循灵敏度分析的统计数据通常是没有意义的一个解决方案要去掉两个或者多个公差值的因子,然后再重复这个分析公差规定的缺陷当使用倾斜公差,如TETX和TETY时,一个可能的错误是光线的非物理传播如果两个元件是由一个非常小的空气间隙或者虚拟表面隔开的,则默认公差将__包括每个元件的倾斜如果元件的间隔是小的,则一个元件绕着它与其它元件“相接触”的点倾斜是可能的然而,这实际上是不可能发生的,对于少量的倾斜,这个公差值仍然是性能的一个好的指示因为公差程序倾斜和偏心了一个镜头,则这个法则将自动将光线瞄准变成“打开”(关于光线瞄准的详细内容可参见“系统菜单”一章)如果公差法则报告的名义评价函数与预期值是不一样的,则可检查来看看在这个镜头文件中,光线瞄准是否“关闭”试着使用“打开”的光线瞄准,再重新优化通常,如果当光线瞄准打开和关闭时的评价函数有很大的差别,那么就让它打开摘要公差程序是非常灵活和强大的ZE__X不使用近似值、推断法、或者估计来计算公差由于这个原因,它对于传统的和复杂的系统两者都给出了有用的结果要认识到公差规定是一个非常复杂的过程,ZE__X用来操作镜头数据的法则不是确实可靠的,这一点非常重要因此,检验程序是否在计算一个合理的结果,这是设计者的责任第__章多重结构介绍ZE__X提供了一个非常普通的功能,用来定义、分析、和优化在多重结构中使用的光学系统多重结构用来设计变焦镜头,或者优化在不同波长上测试和使用的镜头,或者指定一些用在不同结构的光学系统和其它ZE__X特性一样,多重结构被结合得很好然而,像公差一样,精通它需要更多一点的注意和实践ZE__X使用一个简单的说明来学习定义多重结构的输入过程这些结构通过同一个参数的不同值来区分例如,在一个变焦镜头中,不同透镜组之间的间隔可以取多于一个的值每一批一起使用的值形成了一个结构第一步到目前为止最重要的步骤是,先用普通的ZE__X模式来定义一个结构先以最复杂的结构开始是一个好的主意如果所有的结构都有着同样数量的单元,则可以选取其中的任何一个结构一旦你有了定义好的基本结构,现在应该定义新的结构,他们是第一个的变异形式第一个结构也不需要被优化,你可以后面一起来优化这些结构从主菜单条中选择编辑,多重结构显示的电子表格是多重结构编辑界面(M__)使用M__的菜单条,结构(列)和操作数(行)都可以__入和删除这个插入和删除键也可以增加和删除新的操作数行只要你保存你的镜头文件,输入到M__中的数据将被自动保存为了改变操作数类型,在类型列上双击将显示一个对话框,在这里多重结构操作数的类型和数值都可以被改变这些操作数也在下面的表格中被概述多重结构操作数的概述类型数值说明CRVT表面编号表面的曲率THIC表面编号表面的厚度GLSS表面编号玻璃CONN表面编号圆锥系数PAR1表面编号参数1PAR2表面编号参数2PAR3表面编号参数3PAR4表面编号参数4PAR5表面编号参数5PAR6表面编号参数6PAR7表面编号参数7PAR8表面编号参数8XFIE视场编号X方向的视场值YFIE视场编号Y方向的视场值FLWT视场编号视场权重FVDX视场编号渐晕因子VDXFVDY视场编号渐晕因子VDYFVCX视场编号渐晕因子VCXFVCY视场编号渐晕因子VCYW__E波长编号波长WLWT波长编号波长权重类型数值说明PRWV忽略主波长编号APER忽略系统孔径值(无论当前的孔径定义是什么,如入瞳直径或者F/#)也可参见SATPSTPS忽略光栏面编号通过对每个结构指定一个整数参量可以将这个光栏移到任意一个有效的表面编号上(包括物面和像面)SDIA表面编号半孔径CSP1表面编号曲率求解参数1CSP2表面编号曲率求解参数2TSP1表面编号厚度求解参数1TSP2表面编号厚度求解参数2TSP3表面编号厚度求解参数3HOLD忽略将数据保持在多重结构缓冲器中,但没有其它效果这对于不丢失其相应的数据而临时关闭一个操作数是有用的APMN表面编号表面孔径最小值这个表面必须有一个定义的孔径(不是半孔径)APMX表面编号表面孔径最大值这个表面必须有一个定义的孔径(不是半孔径)APDX表面编号表面孔径的X偏离这个表面必须有一个定义的孔径(不是半孔径)APDY表面编号表面孔径的Y偏离这个表面必须有一个定义的孔径(不是半孔径)TEMP忽略以摄氏度表示的温度PRES忽略以大气压表示的空气压力0代表真空,1代表普通大气压EDVA表面编号/特殊数据编号这个操作数EDVA用来将多个数值赋值给特殊数据值这个操作数需要2个数值自变量表面编号和特殊数据编号PSP1表面编号参数求解参数1(拾取表面)这个操作数需要2个数值自变量表面编号和参数编号PSP2表面编号参数求解参数2(比例因子)这个操作数需要2个数值自变量表面编号和参数编号PSP3表面编号参数求解参数3(补偿)这个操作数需要2个数值自变量表面编号和参数编号MIND表面编号模拟玻璃的折射率__BB表面编号模拟玻璃的阿贝常数MDPG表面编号模拟玻璃的dPgF__GT忽略结构的总的权重这个数值仅相对于其它结构的权重才有意义这个结构权重仅由默认评价函数法则用来建立一个通过相对权重来支持所有结构的评价函数如果这个结构权重为零,那么在构建默认评价函数的过程中略过这个结构FLTP忽略视场类型用0来代表以度表示的角度,1代表物高,2代表近轴像高,3代表实际像高RAIM忽略光线定位用0来代表没有,1代表理想光线参考,2代表实际光线参考COTN表面编号膜层的名称如果有,则被应用于该表面上__RS忽略空间坐标参考表面NPAR表面编号/对象/参数编号在NSC编辑界面中的对于非连续对象的参数列的修改NPOS表面编号/对象/位置在NSC编辑界面中的对于非连续对象的x,y,z,x倾斜,y倾斜,和z倾斜位置值的修改位置标记是1和6之间的整数,分别代表x,y,z,x倾斜,y倾斜,和z倾斜SATP忽略系统孔径类型用0代表入瞳直径,1代表象空间F/#,2代表物空间NA,3代表通过光栏尺寸浮动,4代表近轴工作F/#,5代表物方锥形角也可参见APER结构数目的定义结构数目(也称变焦位置的数目)可通过使用编辑菜单选项插入或者删除结构来改变每个结构的定义为了定义一个多重结构操作数,在你想要改变的操作数的名称上双击(这些名称在最左边一列中列出)例如,假设你想要给表面5的厚度输入一个多重值假定你想要三个不同的结构使用编辑菜单插入2个新的结构在第一行的最左边一列上双击在对话框的下拉表中选择“THIC”作为操作数类型选择“5”作为表面编号,然后__OK按钮现在在每个结构列中输入那个结构所需要的厚度增加和删除单元多重结构特性的一个应用是去设计用或者不用现存的某些单元来操作的系统这可以通过手动在一些结构中构造“幻影”单元来实现其诀窍是将单元(实际上是单元的第一表面)定义成有一个随结构而变化的玻璃类型假设在结构1中一个单元是存在的,由玻璃BK7构成;在结构2中,这个单元不存在使用操作数GLSS,对于结构1输入“BK7”,让结构2的这个区域空着虽然定义这个单元的表面在镜头指示中仍然存在,但是它们是无效的,因为它的玻璃已被删去(这个单元变成一对虚拟的表面)注意,在所有的结构中表面的编号必须保持是一常数结构的改变执行任何分析,这和平常一样对于所有的计算和图表,这个程序将使用当前的结构为了改变结构,在M__中该列的标题上双击,这个标题在你想要改变的结构的顶部快捷键是Ctrl-A,shift-Ctrl-A也能起作用利用多重结构的优化ZE__X优化多重结构数据与优化其它常规电子表格数据一样容易为了将一个多重结构参数变成变量,可以将光标放在那个参数上,然后按下Ctrl-Z这是一个切换器;再次按下Ctrl-Z将除去其可变性当调用优化程序时,优化程序将自动将这个新的变量计算在内你想定义多少个多重结构变量,就可以定义多少个为了同时优化全部的结构,可以从评价函数编辑界面的工具菜单中简单地选择“默认评价函数”,ZE__X将会为你建立一个适当的评价函数使用操作数CONF将执行对全部结构同时优化在评价函数的求值过程中这个特殊的操作数将改变当前结构这意味着在CONF后面定义的所有操作数将与这个新的结构有关在操作数序列中可以多次使用CONF来对不同参数进行求值边界约束和用户输入的优化操作数将在那些它们被定义的结构中被强制求值例如,如果操作数CONF1后面跟着多个操作数,如EFFL或者REAY,那么它们仅仅在结构1中被求值为了在结构2中强制执行这些同样的操作数,在操作数CONF2下将重复这些同样的操作数这个体制的优点是,在每个结构中那些输入操作数和它们各自的目标值和权重可以是不同的其缺点是要将应用于多个结构的操作数__到每个结构中对于初始化多重结构的评价函数的建议这里有两个不同的普通方法来初始化一个多重结构的评价函数第一个方法是在默认评价函数的每个CONF组中添加用户自定义的操作数CONF1对于结构1的用户操作数…对于结构1的默认操作数…CONF2对于结构2的用户操作数…对于结构2的默认操作数…CONF3…等等另一个方法定义默认评价函数,然后在这个评价函数的上面添加所有的用户操作数,以保持它们都在一起CONF1对于结构1的用户操作数…CONF2对于结构2的用户操作数…CONF3对于结构3的用户操作数…等等…DMFSCONF1对于结构1的默认操作数…CONF2对于结构2的默认操作数…CONF3对于结构3的默认操作数…等等…两个评价函数都将完成同样的工作,但是第一种方法执行得更快一些,因为它减少了结构间转变的操作第二种方法易于编辑和保持注意在用户自定义操作数后面的操作数DMFS的使用这个操作数用来作为一个标记,以至于当默认评价函数被重新构建时,它将被添加在操作数DMFS的后面,而用户输入的操作数将不会丢失注意,如果你改变了在多重结构界面上的视场的角度、高度或权重,或者波长的数值或权重时,你应该重新构建默认评价函数当默认评价函数被重新构建时,它将使用每个结构的这些数据来决定被追迹的光线和适当的权重注意,如果你改变了在多重结构界面上的视场的角度、高度或权重,或者波长的数值或权重时,你应该重新构建默认评价函数多重结构数据的求解的使用在多重结构界面上支持两种求解从其它操作数和结构中拾取,它带有随意的比例因子和补偿,以及热拾取求解M__拾取求解假设有三种结构,在其中两个结构中某一行(比如说是THIC或GLSS)的值必须是同一个值在其中一个结构的该操作数上使用拾取求解来确保它们总是相同的为了设置拾取求解,在要放置这个求解的行和结构的交叉点上双击将出现一个对话框,它允许定义求解类型,目标结构和操作数,以及比例因子和补偿新的单元格的值被定义为新的值=目标值*比例因子+补偿注意,只要这个目标结构编号和操作数编号分别小于当前的结构编号和操作数编号,则这个目标值可以是M__中的任意其它的单元格的值M__热拾取求解ZE__X-EE也支持“热拾取求解”,它结合了热膨胀效果;详细内容可参见“热分析”一章第__一章玻璃目录的使用介绍ZE__X提供了几个标准的目录,你也可以创建你自定义的目录你可以编辑这些标准目录来适合你的需要这一章讲述了如何在已存在的或者新创建的目录中增加玻璃,以及在你的光学设计中如何使用这些目录你可以创建的玻璃目录的数量不受限制ZE__X根据输入到玻璃目录中的系数来计算折射率当你在LDE的玻璃一列中指定了一种玻璃,如BK7,ZE__X将在每个当前载入的玻璃目录中寻找这个玻璃名如果找到这种玻璃,ZE__X将使用那种玻璃的系数,然后使用在那个目录中选择的这种玻璃的公式,来计算在每个定义波长处的折射率这种方法看起来要比简单地输入折射率复杂得多,但是它有许多优点首先,公式通常要比用户自己输入的数据更加准确同时,目录数据比较方便,它仅仅需要用户提供玻璃的名称,在设计时的玻璃选择阶段中这是特别有利的另外,可以使用任意一种波长,即使在那种波长上没有明确的折射率是可用的其主要的缺点是必须计算这些系数,虽然这些数据在目录中是容易得到的,或者是容易计算的如果你有目录中没有的某些材料的折射率,或者如果你感到你的数据比目录中的数据更好,ZE__X将自动为你计算这些系数参见“折射率数据的修改”一节要使用的玻璃目录的指定这一章讲述了玻璃目录的载入,编辑,和管理为了说明在一个特定的镜头中使用一个特定的玻璃目录,可以使用系统菜单,通用对话框中的玻璃目录表格默认输入是“schott”,它指代玻璃目录SCHOTT.AGF你可以在这行中指定选择目录或者附加目录可以简单地输入目录的名称(没有扩展)来指定一个选择目录你也可以同时指定多个目录,只要简单地将它们列出来,中间用空格隔开例如,要使用“schott”和“hoya”目录,则只要输入“schotthoya”;要使用“ohara”,“schott”,和“infrared”目录,只要输入“oharaschottinfrared”简单地__那些在名称表下面一组选择栏中列出的玻璃目录名称也许更加容易如果一个目录的名称没在可用的选择栏中列出,则你只须输入它的名称所有列出的目录必须在ZE__X主目录下的\GLASSCAT子目录中要在界面中说明玻璃目录名称的原因是,每个镜头目录选择是分别与镜头储存在一起的如果你现在保存一个镜头,晚些时候再载入这个镜头,则这些正确的目录,并且只有这些目录,将自动被载入如果你喜欢,你可以为你设计的每个镜头指定不同的目录组合玻璃目录的载入为了载入一个现存的玻璃目录来编辑,你可以选择工具,玻璃目录在对话框的下拉清单中列出的那些玻璃目录中选择要编辑的目录名称这个目录一旦被载入,你可以在这个目录中插入、删除、和修改数据,这些将在下面的章节中介绍你可以保存新修改的目录,但是只能保存回具有相同名称的目录中因此在编辑提供的目录时要十分小心;你可能会随意改变一些数据,则如果后来你使用这些目录数据,那么它们将产生不正确的光线追迹结果目录数据的说明玻璃目录对话框显示了关于每种单独玻璃的大量数据这些数据域将在下面的表格中介绍玻璃目录数据域内容描述Catalog用来指定显示哪个.AGF格式的目录Glass用来指定显示目录中的哪种玻璃的数据Rename当玻璃需要被给出一个不同的名称时,当前选择的玻璃的名称将在这个区域中被修改Formula每种玻璃的色散由一个公式来说明这个控制器允许使用公式选择如果这个设置被改变了,则色散数据变成无效,除非也输入对应的色散系数参见“玻璃色散公式”一节IndexNdd光或者波长为
0.587微米时的折射率当计算折射率时,ZE__X将不用这个数值它仅作为参考这个输入对于那些在
0.587微米波长附近区域不能很好传播光线的材料可能是没有意义的AbbeVd在d光处的阿贝常数值当计算折射率时,ZE__X将不用这个数值它仅作为参考ExcludeSubstitution如果选中,则在全局优化,从模拟玻璃到实际玻璃的转换过程中将不选择这种玻璃,或者不被优化操作数RGLA认可IgnoreTher__lExpansion这个开关通过承认在镜头数据编辑界面中的,而不是在玻璃目录中的直接的热膨胀系数来承认非固体材料的精确的热模型,如气体和液体但仅承认它的边缘效果;曲率半径和其它热拾取求解都将使用相邻材料的T__,而不是用气体或者液体的T__K1L1…A0A1…ABC等等对话框中间列的开头八行显示了色散系数数据这些系数的名称根据玻璃公式的变化而变化T__T__值是在从-30到+70摄氏度的温度范围内的膨胀系数这是一个无单位量的系数这个显示或者输入的值需要乘以1e-6来产生真实值Temp以摄氏度表示的参考温度,折射率数据是根据这个温度定义的假设这个温度是除了20度以外的任意值,如果在高级对话框中选择了“UseT,P”,则仅仅说明说明正确温度与参考温度之间的温度变化影响D0D1D2E0E1Ltk这些是热分析使用的热系数详细内容可参见“热分析”一章PP是以克每立方厘米表示的材料密度dPgF这个值是部分相对色散相对于正常线的偏离值内容描述MinW__e,__xW__e以微米表示的最小波长和最__长,在这个范围内,色散公式将得到有效的折射率数据RelativeCost这个数值是打算用来指出玻璃相对于BK7的近似相对__例如,一个值为
3.5的数指出了每磅这种玻璃的__大约为BK7的
3.5倍这个数值仅仅打算用作一个大致的参考值它的准确__可以根据__时玻璃的质量,数量,形式,和利用率而变化更多的信息可与玻璃厂家__CRFRSRARPR这是一些玻璃代码,它们指出了玻璃对于不同的环境影响的抵抗力如何这些代码对应于耐潮(CR)、耐污染(FR)、耐酸(SR)、耐碱(AR)、和耐磷酸盐(PR)通常,这个数值越小(最好是零),这种玻璃越耐用关于这些代码的完整说明和用来测量它们的测试条件,可与玻璃厂家__新目录的创建要创建一个新的目录,先要退出ZE__X,然后将一个目录(例如SCHOTT.AGF)__到一个新的文件名中然后你可以再运行ZE__X,载入这个新目录,删去你不想要的数据,增加你想要的数据你也可以直接编辑这个.AGF文件,因为它是一个ASCII码文件,但是它的格式被压缩了一些玻璃的色散公式目录中的这些系数被用在任意一个ZE__X认可的多项式公式中总共有九个不同的色散公式色散的Schott常数,Sellmeier1,Sellmeier2,Sellmeier3,Sellmeier4,Herzberger,Conrady,和光学手册公式的两种变形有多个Sellmeier公式的原因是由于在关于测定折射率数值的著作中的通用等式的形式有多个变形也有一个色散公式是由六位数的MIL数值来描述的,但是这些折射率是由在电子表格中输入的MIL数值直接计算出来的这个MIL数值公式不是玻璃目录的一部分,所以它将不会出现关于这个MIL数值公式的说明可参见这一章中后面章节如果你有以下列等式之一的形式给出的折射率数据,则你可以往当前载入的目录中增加新的玻璃在所有的等式中λ都是以微米表示的Schott公式Schott色散常数公式是这些必需的系数在大多数厂家的玻璃目录中都可以得到不仅Schott使用这个公式,其它玻璃厂家也广泛使用这个公式Sellmeier1公式Sellmeier1公式是三项中的所有系数都可以被输入来描述材料,虽然可能仅仅使用其中的少数项Sellmeier2公式Sellmeier2公式是这个公式仅使用两项,在第二项地分子中没有波长因素,而且在公式中有一项常数项Sellmeier3公式Sellmeier3公式类似于Sellmeier1公式,它增加一个附加项Sellmeier4公式Sellmeier4公式是Herzberger公式Herzberger表达式为这个Herzberger公式主要用在红外光谱中这些相对于红外材料的系数经常用试验方法测得,它们的结果有很大的差别;应小心使用来说明精确的折射率数值ZE__X没有一个更广泛的红外目录的原因是由于这些数据的大的不定性如果你有更好的关于给出的材料或者样本材料的数据,则一定要使用它通常关于玻璃的某一特殊部分的熔炼号数据在系数项中是可以得到的;这个数据对于一些应用软件也可能是有用的Conrady公式Conrady公式为Conrady公式用来应用于数据稀少的情况例如,如果你仅有三对折射率-波长数据,应用于六项的Schott公式将在中间波长产生没有意义的数据光学手册1公式从光学手册中可得到两个相似的公式“手册1”公式为光学手册2公式“手册1”公式为使用色散公式的综合说明重要的一点是要注意到一些出版物使用了一些相似,但不同于任何一个表达式的等式重新整理这些表达式,将它们变成你所需要的形式,然后重新计算必需的系数,这通常是可以的通过与从手册或者出版物中得到的折射率数据的列表相比较来检验这些系数,这也是一个好主意也可使用色散图表或列表特性,或者色散数据报告,它们列出了每个表面的折射率数据如果有差异,可要仔细检查你输入的数据,以及核实是否使用了正确的单位和公式折射率数据的配合也可参见下面“熔炼号数据的配合”的说明通常,你在设计时要用的材料都已经在目录中了如果没有,你可以输入系数,以供前面介绍过的公式使用作为选择,ZE__X将为你计算Schott、Herzberger、Conrady、或者Sellmeier1色散公式系数在玻璃目录对话框显示以后,__数据修改按钮,将显示“配合折射率数据”对话框在屏幕的左边是一个两列的电子表格编辑界面使用鼠标输入你拥有的波长(以微米表示)和折射率你输入的数据越多,配合的数据就越精确如果你有比电子表格需要的还要多的数据,可以使用离你感兴趣的波长区域比较近的数据如果你使用Conrady公式,至少需要三个点才能得到一个好的配合数据,对于Schott、Herzberger、或者Sellmeier1公式则需要6个点或者更多通过从下拉列表中选择公式名称来选择要使用的公式你可能想依次试着计算每种模式,来判断哪种模式将得到最小的差值RMS误差是给出的数据和使用配合系数结果产生的折射数据之间的RMS配合误差最大误差是配合数值与任意一个数据点之间的最大的差值这两个数值都可以与折射率的大小相比较,当然它们是没有单位量的因为Sellmeier1公式有非线形的系数,所以它的数据配合是反复迭代的,因此这个公式将使用其它公式多得多的计算时间来配合数据现在将光标移到“名称”区域,然后为目录输入材料名称选择“配合”按钮,ZE__X将计算最佳的系数残留的RMS误差和最大的单点误差将在显示界面的底部列出为了将这个数据输入到当前载入的目录,可选择“增加到目录”按钮ZE__X将出现一个信息来说明这种玻璃已被保存当一种玻璃被加到目录中时,如果有传播数据,则它们必须如下节中介绍的那样被添加进去否则将在所有的波长上使用内部默认传播数值
1.0折射率和波长数据也可以被保存在一个ASCII码文件中,以供后面使用,以及通过选择适当的按钮来载入这些数据来再次配合这个ASCII码文件也可以在ZE__X外部被编辑,然后被载入来配合数据熔炼号数据的配合也可参见上面“折射率数据的配合”的说明重要的是要了解,由ZE__X计算或者在玻璃厂家的目录中列出的折射率值是许多“熔炼号”或者许多炉的玻璃的折射率的平均值从一个熔炼号出来的某一片特定玻璃将稍微有些偏离目录值或者名义值,这个偏差是非常小的,但是名义值与实际值之间的差值对于一些系统是很重要的通常,__的光学玻璃从厂家运输过来时,将附带着一张数据表,它指出了这批供应的玻璃在少数波长上的折射率,作为对名义目录值的一个补偿,或者作为直接测量的折射率值一般代表性地提供3~5个波长-折射率数据点这个数据被成为“熔炼号”数据,因为它是相对于在同一时间熔炼的一炉玻璃的特殊值从玻璃目录对话框中可以得到的熔炼号数据工具是一个手动的应用程序,它可以在玻璃目录中将提供的有限的熔炼号数据转化成一种可用的新的玻璃类型对于熔炼号数据最多允许有8个波长-折射率点,如果你有超过8个的点,可使用前面节中介绍的“折射率配合”工具;最少允许的点数是3个,然而,至少应该使用4个点,最好有5个点来得到一个好的熔炼号配合数据由熔炼号折射率数据定义的波长范围应尽可能得宽,至少应该覆盖预期的波长范围,以供通过熔炼号玻璃的光线追迹使用在所有的情况中,应该在使用配合数据之前仔细检查它的正确度熔炼号数据工具提供了下列控制玻璃在玻璃目录中选择的指定玻璃的名称熔炼号名称要创建的新的玻璃的名称其默认值为这个指定玻璃名称后面加上“_MELT”,这个名称的长度不得超过20个字符公式用在新的熔炼号玻璃中的色散公式可以选择Schott,Herzberger,Conrady,或者Sellmeier1其默认公式为Schoot公式,除非这个指定的玻璃使用这些公式中的一个,而在后一种情况下,将使用与指定玻璃用样的公式使用这个选项将“打开”或者“关闭”每个数据行波长被输入的对应于折射率的波长,以微米表示名义值使用指定的玻璃色散公式在定义的波长上的折射率实际值从熔炼号数据中得到实际测量的折射率注意,如果实际数据被编辑了,则“delta”值将自动调整,来保持这个值不变Delta实际折射率与名义折射率之间的差值注意,如果delta被编辑了,则“实际”值将自动调整,来保持这个值不变配合/插入选择这个按钮将开始如下介绍的配合过程取消中断熔炼号数据配合过程在配合结束以后,这种新的熔炼号玻璃将被加入到这个玻璃目录中,这个目录将被保存,并且将出现一份总结配合过程的报告熔炼号数据配合方法的介绍配合熔炼号数据的问题通常只用少量的数据点,典型值为3~5个而大多数配合程序至少需要8个数据点来产生一个高精度的数值因此,这个问题是从少量的数据点推断在大量的、足够的数据点上的折射率的差异,来精确配合最后的结果色散ZE__X使用下列法则来实现这个过程首先,实际色散数据的配合是使用Conrady公式来计算的使用Conrady公式是因为当只有三点被定义时,它是稳定的、合理的然后,仅使用定义的波长点来计算名义数据的Conrady配合产生大量的覆盖指定玻璃的整个可用波长范围的数据点(通常是60个)在每个指定的折射率值上加上一个补偿值,这个补偿值是仅使用熔炼号数据波长产生的两个Conrady配合之间的差值最后,使用选择的公式来配合最后大量的波长数据点(不一定是Conrady公式)这是加入到目录中的最后配合数据在熔炼号数据配合后,将出现一份总结熔炼号数据的配合过程的报告在使用新的熔炼号玻璃之前要仔细检查这份报告!ZE__X自动将所有从名义玻璃中得到的传播,密度,__因素,和其它一些数据,全部__到这个熔炼号玻璃中在使用新的熔炼号玻璃之前要在产生的熔炼号数据配合报告中仔细检查折射率的正确性!传播数据的定义选择“传播”按钮将在玻璃目录内部调用传播数据编辑界面传播数据是指依赖于玻璃的厚度和波长的光的强度的传递系数ZE__X使用Beer定律来模拟这个传递强度这里α是吸收系数,τ是通过玻璃的光程长度参数α与波长有关,其单位为长度的倒数关于偏振光线追迹和传播的信息可参见“偏振分析”一章“每毫米”,并加到两个定义波长之间如果在定义波长之外的一个波长上执行光线追迹,则将使用最接近的波长上的传播数据;否则,ZE__X执行一个线形插值法不是所有在提供的目录中列出的玻璃都有有效的传播数据,特别是对于红外材料和其它一些非商业的玻璃类型如果由玻璃厂家提供了传播数据,则通常包括它如果没有可用的可靠数据,或者这个数据完全被省略,则在所有的波长上将使用默认的内部传播数据
1.0气体和液体的模拟一旦在玻璃目录中定义了一种材料,ZE__X将使用那种材料的指定T__来测量使用这种材料的表面的半径,中心厚度,和其它一些数据的热膨胀然而,如果材料不是一种固体,而是气体或者液体,那么热膨胀通常不是由这种材料的性质决定,而是由这种使用材料的边缘厚度决定的在这种特殊情况中,ZE__X需要使用在镜头数据编辑界面中提供的T__来定义这种使用材料的性质,而不是用在玻璃目录中提供的T__可以通过在玻璃目录中设置这种材料的“忽略热膨胀”开关来完成这一过程其它玻璃目录选项选择“折射率分类”将按d光(
0.587微米)折射率进行分类,“阿贝常数分类”将按d光阿贝常数Vd数值进行分类,“名称分类”将按玻璃名称进行分类(先按字母排列,然后按数字排列)选项CalcNd/Vd将基于色散系数计算Nd和Vd选项Report将提供一份选择的玻璃的文本列表玻璃的快速查找查看任意一种玻璃的数据的最快速的方法是,在镜头数据编辑界面中的目标玻璃的名称上__一下,然后选择工具,玻璃目录(或者,如果玻璃目录已经显示出来了,则选择GLA按钮)这样将显示恰当的目录和玻璃熔炼号玻璃的使用熔炼号玻璃是指那些由一个六位数数字描述的玻璃,如517640代表BK7熔炼号中的前三位数字为玻璃的d光折射率减去1,没有小数位;后三位数字为玻璃的阿贝常数乘以10如果你愿意,你可以直接输入一个六位数数字来代表一种玻璃,而不是输入玻璃名根据熔炼号定义的折射率和阿贝常数数字,ZE__X使用一个公式计算在每一种波长处的折射率这个公式是依赖于许多典型玻璃的系数的最小二乘法配合具有代表性的,这个计算的折射率数据大约精确到
0.001在远紫外或者远红外中的波长处,这个折射率是不可信的对于玻璃来说,熔炼号玻璃通常是色散常数(或者其它)模型的候补替代方法,然而,如果没有可用的数据,则它们是有用的注意,熔炼号玻璃是一个近似值,尽管它在可见光范围内通常是一个非常好的近似值在可见光范围之外,如在紫外光或者红外光范围内,熔炼号玻璃是不准确的,不应使用重要的是要注意,由六位数的熔炼号计算的折射率与那些由玻璃目录计算的折射率,即使你正在使用熔炼号是与目录中的玻璃相符合的折射率数据将由在主界面中输入的熔炼号直接计算得出的;而不是由玻璃目录数据计算得出的,即使带有那个熔炼号的玻璃在目录中模拟玻璃的使用ZE__X可以使用在d光(
0.5875618微米)处的折射率,阿贝常数,和一个术语来理想化一种玻璃,这个术语描述了部分相对色散到正常线的偏离值在d光处的折射率给出了一个符号Nd阿贝常数(也称为V常数)也给出了一个符号Vd,被定义为,这里和根据在可见光范围内的标准玻璃的典型色散,ZE__X使用一个公式来估算在可见光范围内的任意一个波长处的折射率,如一个Nd和Vd值的函数对于典型玻璃,这个公式将精确到
0.0001值、和在玻璃求解对话框中指定,这个对话框可从镜头数据编辑界面中得到的注意,模拟玻璃是一个近似值,尽管它在可见光范围内通常是一个非常好的近似值在可见光范围之外,如在紫外光或者红外光范围内,模拟玻璃是不准确的,不应使用玻璃目录资源ZE__X包含的玻璃目录的数据通常是由玻璃厂家提供的例如Schott目录中的数据是由Schott玻璃工艺厂家提供给FocusSoftware的这个数据已经被转换成ZE__X.AGF格式尽管玻璃目录中包含的数据通常是可靠的,但是在转换或者编辑这些数据时总是可能会出现一些错误终极用户要检查所有折射率的正确度,这一点绝对是至关重要的!在考虑到光学构成情况下,这尤其是正确的目录数据可能是错误的,在信任它之前必须检验它的正确性包含在目录INFRARED.AGF中的数据是从出版的资源中汇编的,如下表所述少量材料可能包含在下表中没有引用的目录中在确信这些材料的正确度之前应该特别仔细检查红外目录数据资源材料资源AG3ASS3光学手册第11卷A__L光学手册第11卷AGGAS2光学手册第11卷AGGESE2光学手册第11卷AL2O3光学手册第11卷ALN光学手册第11卷ALON光学手册第11卷AMTIR1Amtir规格说明书AMTIR3Amtir规格说明书BAF2光学手册第11卷BEO光学手册第11卷CALCITE光学手册第11卷CAF2光学手册第11卷CAMOO4光学手册第11卷CAWO4光学手册第11卷CDSE光学手册第11卷CDTE光学手册第11卷CLEARTRAN规格说明书(Morton)C__R光学手册第11卷CUGAS2光学手册第11卷GAASAmtir规格说明书GEO2光学手册第11卷GE_LONGJOSA,47,244
(57)48,579
(58)GER__NIUMJOSA,47,244
(57)48,579
(58)IRG2Schott规格说明书IRG3Schott规格说明书IRGN6Schott规格说明书材料资源IRG7Schott规格说明书IRG9Schott规格说明书IRG11Schott规格说明书IRG15Schott规格说明书IRG100Schott规格说明书KRS5光学手册第11卷LIF光学手册第11卷LINBO3光学手册第11卷LIO3光学手册第11卷MGF2光学手册第11卷MGO光学手册第11卷NACL红外和光电系统手册V.IIIPBF2光学手册第11卷SAPPHIRE红外和光电系统手册V.IIISILICON光学手册第11卷F_SILICA红外和光电系统手册V.IIISRF2光学手册第11卷SRTIO3光学手册第11卷TAS光学手册第11卷TE光学手册第11卷ZBLA光学手册第11卷ZBLAN光学手册第11卷ZNGEP2光学手册第11卷ZNO光学手册第11卷ZNSE光学手册第11卷ZNS红外和光电系统手册V.III包含在目录MISC.AGF中的数据是从出版的资源中汇编的,如下表所述杂项目录数据资源材料资源ACRYLIC光学手册第11卷ADP光学手册第11卷BASF5Laikin,镜头设计BASF55Laikin,镜头设计BATIO3光学手册第11卷BBO光学手册第11卷CAF2光学手册第11卷CDS光学手册第11卷COCHoechst__lanese规格说明KDP光学手册第11卷LAF3光学手册第11卷LIYF3光学手册第11卷PBMOO4光学手册第11卷PM__光学手册第11卷POLYCARB光学手册第11卷POLYSTRY光学手册第11卷PYREXLaikin,镜头设计QUARTZ光学手册第11卷SAN光学手册第11卷SEAWATERLaikin,镜头设计SILICA光学手册第11卷SRMOO4光学手册第11卷TEO2光学手册第11卷TYPEALaikin,镜头设计VACUUMLaikin,镜头设计WATERLaikin,镜头设计废弃的目录数据环境保__律的改变要求许多光学玻璃的厂家停业在各个玻璃厂家的早期目录中列出的玻璃中,3种中大约有2种已经停产,因此这些将不再在任意一个ZE__X目录中列出然而,如果能找到一个代替品,则许多这中的玻璃将存在在光学商店中,可以实际应用在新的光学设计中同时,许多现有的设计需要被模拟和光线追迹,特别在设计一个新的光学系统来协调现有的光学系统由于这些原因,仍然提供了旧目录所有的废弃目录都给出了一个名称,如对于Schott是OLD_SCHO.AGF,对于Hoya是OLD_HOYA.AGF,等等这些目录中包含着废弃而又可用的玻璃的数据,尽管在新旧目录中有着同样名称的玻璃可能有不同的折射率,因为一些玻璃是以再用形式表示来遵守新的环境约定因为尽管一些新的玻璃的成分可能已经变了,但是它可以有与旧玻璃相同的名称,因此光学工程技术员在检查由FocusSoftware根据实际应用的玻璃的熔炼清单预报的折射率数据时要特别谨慎不要盲目相信使用目录数据计算得到的折射率的正确性有许多潜在错误的来源,例如原始样本的测量,数据的配合,厂家目录中的数据的输入,和后来的往ZE__X中的重新输入,以及最后的ZE__X代码本身第__二章热分析介绍这个特性仅对ZE__X的EE版本有效环境因素如周围的温度和空气压力,能够影响光学系统的性能这里要考虑三个主要因素第一,玻璃的折射率依赖于温度和波长,相对于空气测量的相对折射率也随着压力的变化而变化;第二,玻璃随着温度的变化而膨胀和收缩,这将改变镜头的半径和厚度第三,镜头元件之间的间隔会由于使用材料的热胀冷缩而改变ZE__X的热分析特性可以说明所有这些影响通过说明这些热影响,可以用ZE__X在某一特殊温度或者一个温度范围内分析和优化一个设计由色散公式给出的折射率数据通常是针对一个标准温度和压力而言的,它们分别是20或25摄氏度和1个大气压同时,折射率数据习惯上是以空气折射率为参考的,这意味着空气有一个单位的折射率以空气为参考的折射率称为相对折射率当折射率是以真空(它真正有一个单位的折射率)为参考时,此时的折射率称为绝对折射率对于任何玻璃这两个参考值的差值是一个关于波长、温度和压力的函数温度和压力的定义两个用户提供的数值定义了这个环境以摄氏度表示的周围的温度和以大气压为单位测量的周围的大气压力这两个数值将在一个对话框中设置,这个对话框可以在系统,通用对话框中的环境表格中找到在这个对话框也有一个带着标题“使用温度,压力”的选择栏如果没有选中这个选择栏,则这个温度和压力数据将被忽略忽略温度和压力数据将会加快折射率的计算速度,因此如果温度为20摄氏度,压力为1个大气压,则空着这一栏不选;这是默认的环境设置这个标准的温度和压力条件被缩写成STP如果选择了“使用温度,压力”一栏,则在折射率的计算过程中要考虑温度和压力的数值系统默认,任一定义的温度和压力将被应用到光学系统的所有表面上然而,也支持在统一系统中需要定义多个温度的光学系统这对于那些有一些镜头在真空中或者在热区域中的系统是需要的;而对于其它的系统是不需要的折射率的计算ZE____是使用相对折射率数据,而不用绝对折射率数据因此,ZE__X需要几个步骤来计算这个折射率数据对于每种玻璃类型在任一波长处计算折射率的一些基本步骤为—计算在标准温度和压力条件下玻璃的折射率—计算在标准温度和压力条件下空气的折射率—计算在标准温度和压力条件下玻璃的绝对折射率(相对于真空)—计算在特殊的温度条件下玻璃的绝对折射率的变化值—计算在特殊的温度和压力条件下空气的折射率—计算在特殊的温度和压力条件下玻璃相对于空气的折射率最后的结果是在特殊的温度和压力条件下,相对于空气在特殊的温度和压力条件下的折射率的玻璃折射率,这是ZE__X用来追迹光线的折射率没有指定玻璃的表面的折射率被认为是空气的折射率,有着单位折射率由于在执行光线追迹时,仅与折射率的比例值有关,所以没有必要去采用绝对折射率同时也要注意到,ZE__X能够通过将周围的空气压力变为零来容易地模拟在真空中使用的系统通常,没有必要去定义一种折射率小于单位折射率的“真空”折射率材料然而,在一些情况下,可以手动得到一种真空折射率材料例如,假设一个光学系统包含一个空气密封的单元,其中的空气将被排出如果这个光学系统的其余部分不在真空中,则使用值为1的周围大气压力,将这个被排出空气的单元的“玻璃”被指定为是“真空”(这种“真空”材料在目录MISC.AGF中定义)这个方法对于任意的周围温度和压力设置将产生一个恰当的结果对于在标准温度和压力条件下的玻璃的折射率,ZE__X使用存储在玻璃目录中的色散公式和数值数据详细内容可参见“玻璃目录的使用”一章对于空气的折射率,ZE__X将使用下面公式这里,T是以摄氏度表示的温度,P是相对大气压力(无单位量),以及λ是以微米为单位测量这个空气折射率公式从F.Kohlrausch,PraktischePhysik,1998,第1卷,第408页中得到的玻璃的绝对折射率随着温度变化的变化值由下面的表达式给出,这里n是在标准温度和压力条件下的相对折射率,是相对20摄氏度的温度的变化值(如果温度高于20摄氏度,则是一个正数),另外的六个常数是由玻璃厂家提供来描述玻璃的热性能的这个表示玻璃折射率变化的模型是由Schott玻璃技术公司发展得出的这六个常数必须全部提供给玻璃目录,以保证计算是有效的这六个常数的默认值全部为零,这使折射率的变化值为零;因此,如果没有热性能数据被加到目录中,则认为没有热影响,折射率恢复到在标准温度和压力条件下的折射率数值没有提供这六个常数,ZE__X将不能计算任意一种玻璃的折射率的热变化然而,如果这六个系数是无效的,还是可以使用一些近似值详细内容可参见这一章后面的“折射率热变化数据的添加”部分ZE__X将不考虑对于梯度折射率表面,熔炼号玻璃,或者仅由折射率和阿贝常数描述的模拟玻璃的折射率的环境影响然而,使用多重结构编辑界面来手动定义多个环境的性能的变化是有可能的为了分析或者优化在特殊温度和压力条件下的一个完整的镜头,需要的是去定义在高级对话框中相对数据然后,半径和厚度都被假定是在这个特殊温度下测定的,并且ZE__X将相应地计算折射率数据多个温度和压力数据的定义当必须在多个环境下分析和优化一个镜头时,如一个宽的温度范围或者不同的海拔高度(或者两者都有),则热分析特性的真正能力才得到发挥这些镜头系统提出了一些新的问题必须提供指定测定半径和厚度的正常温度的一个方法必须说明由于环境变化而得出的折射率,半径,和厚度的变化量必须考虑对使用材料的热影响一些表面可能是在一个温度或压力下,而另一些则表面是在不同的温度或压力下ZE__X将在所有细节中考虑这些任务建立一个多个环境镜头的基本方法是定义在正常温度和压力条件下的镜头这通常是标准温度和压力条件,是镜头被虚构的环境仅在这个温度和压力条件下指定所有的半径和厚度数据现在使用多重结构特性定义附加结构(参见多重结构一章)在附加结构中,将指定半径和厚度,以及一个被称为“热拾取求解”的特殊求解将被用来调整每个附加结构的半径和厚度数据控制温度和压力的多重结构操作数是TEMP和PREST__代表膨胀的热系数当一个玻璃元件的温度改变了,则其尺寸的线形变化将由下式给出,这里L是线形尺寸,α是T__,ΔT是温度的变化量随着材料的膨胀,曲率半径也将膨胀因此玻璃表面的厚度和半径都将随着温度的变化而线形变化这个线形假定仅仅是一个近似值,对于大多数材料和温度范围这不是一个相当好的数值T__系数是在玻璃目录中连同玻璃的色散数据一起定义的关于T__数据的详细内容可参见“玻璃目录的使用”一章要考虑热影响的那些参数的定义在多重结构编辑界面中,有一个特殊的求解,称为“热拾取”ZE__X根据一个新的结构相对于“参考”结构的温度和压力,利用这个拾取求解来计算一个多种结构参数的新的值热拾取仅仅影响某些类型的多重结构数据值,如下所述曲率半径值(CRVT)如果多重结构操作数是一个CRVT,那么这个结构的相应表面的曲率是根据在正常结构中的对应曲率值,两个结构之间的温度差,和对应材料的T__值计算得到的如果被求解的表面所用的玻璃的类型是在目录中说明的(如BK7或F2),则使用从目录中得到的T__值如果玻璃类型为“空气”,即在玻璃栏中没有输入,则有两种可能性如果前面使用的玻璃的类型是一种目录玻璃,则使用那种玻璃的T__值,否则,将忽略热效应这些规则有一个重要的分歧如果一个元件是一个双胶合镜头,那么对于第一个半径的T__值是第一种玻璃的T__值,而对于第二个和第三个半径的T__值是第二种玻璃的T__值换句话说,ZE__X忽略了在双胶合镜头中引起的“压力”这个假设对于一个大的温度范围可能是不准确的厚度值(THIC)如果操作数为一个THIC,则有两种可能性如果这个表面是由目录玻璃构成的,则使用这种玻璃的T__值;否则,使用在这个表面的T__栏中指定的T__值T__栏是用来输入那些用来装配__的材料的用户自定义T__数据的一个另外的要点是如果这个表面不是由目录玻璃构成的,则热膨胀将沿着材料的长度进行计算,这个长度是从这个表面的边缘开始,一直延伸到下一个表面的边缘由于材料是沿着边缘长度计算的,而不是沿着中心厚度,因此这是一个更为精确的计算例如,假设两个镜头被一个中心厚度空间为80mm的铝片隔开如果铝片的第一个表面(即第一个镜头的后表面)的矢高为-5mm,第二个表面(即第二个镜头的前表面)的矢高为8mm,则总的边缘厚度为93mm如果铝的T__值为
23.50E-6,则在+20摄氏度的温度变化下,边缘厚度将从93mm边到
93.0437mm忽略两个镜头表面的矢高的变化(实际上ZE__X是考虑到这个影响的,这里为了方便起见则忽略它),则铝片的中心厚度变成
80.0437注意这是一个与仅考虑中心厚度的计算不同的膨胀数量因为这个沿着边缘长度的膨胀说明了半径和邻近表面的变化,所以如果半径变化了,则即使一个值为
0.0的T__也将导致厚度的变化为了关闭厚度的热膨胀,不要使用值为
0.0的T__,而只要简单地把热拾取求解全部去掉就可以了参数值参数值的热拾取求解的性质依赖于参数编号和表面类型如果这个参数被认为有一个长度单位,则将使用一个恰当的缩放比例,就跟前面介绍的曲率半径一样如果单位是长度的幂数,如长度的平方或者长度的倒数,则也将使用恰当的缩放比例否则,热拾取将忽略热效应,简单地从正常结构中拾取对应的数值特殊的表面类型,如多项式非球面,二元光学,全息,和其它一些使用参数或者特殊数据的表面,必须人为地在多重结构编辑界面中增加一些操作数和热拾取求解;自动的热设置工具将不能自动地增加这些操作数特殊数据值特殊数据值的热拾取求解的性质依赖于表面类型通常,仅仅“标准化半径”需要被按比例缩放它的便利之处是由于热膨胀只是简单地考虑长度的缩放比例这个事实因为大多数特殊数据表面使用的是无单位量的系数,所以只有标准化半径需要被缩放这将同样很好地有效作用于二元光学表面和多项式非球面表面对于那些不使用标准化半径的特殊数据表面,热拾取求解将忽略热效应,只是简单地从正常结构中拾取相应的数据值特殊表面类型,如多项式非球面,二元光学,全息,和其它一些使用参数或者特殊数据的表面,必须人为地在多重结构编辑界面中增加一些操作数和热拾取求解;自动的热设置工具将不能自动地增加这些操作数其它的所有数据值其它的所有数据值是一些直接的拾取,这些值将与在正常结构中的相应数据值一样热效应将被忽略在单个结构中多个环境的定义有时需要将光学系统的不同部分放在不同的温度和压力条件下注意,这不同于那些通过多重结构将整个系统放在不同的环境中通过使用多重结构操作数TEMP和PRES可以将表面组各自的温度和压力分配给它们自己,即使只定义了1个结构其关键是每个TEMP和PRES操作数说明了在多重结构编辑界面中跟在它们后面的所有操作数的环境在编辑界面中列出的最后一个TEMP和PRES操作数定义了“全局”环境,这将应用于所有没在多重结构编辑界面中列出的数据例如,假设一个光学系统模型要求表面1~5在20摄氏度的温度下,而表面6~10在50摄氏度的温度下第一个列出的操作数应该是TEMP(同样的说明也应用于PRES),定义了50摄氏度的初始环境所有的对应于表面6~10的曲率,厚度,半口径,玻璃,和其它数值将被列在操作数TEMP后面然后这个列表应该以另一个TEMP操作数结束,这一个定义了20摄氏度的“全局”温度最后系统将在各自的温度(和/或压力)下估算各个表面理解两个基本规则是非常重要的所有跟在TEMP和PRES操作数后面的多重结构编辑界面操作数将在那个温度和压力下被求值在多重结构编辑界面中列出的最后一个TEMP和PRES定义了所有其它在或者不在多重结构编辑界面上的数据的温度和压力迄今为止,在建立一个复杂的多个环境的镜头过程中最重要的一个步骤是仔细检查它的设置做这项工作的两个很好的工具是在指示报告中的折射率数据和多重结构数据表格这个表格列出了每个玻璃类型的温度和压力,以及相应的热拾取检查在每个参数上的热拾取求解也是一个好主意;这些数据至少应该部分被检查来检验正确的温度范围和被使用的膨胀自动的热设置自动建立用来热分析的镜头的便利方法是在“编辑菜单”一章中的“多重结构”下的“工具”部分T__数据的添加这里有两类T__数据对于那些使用目录中的一个名称命名的玻璃类型(如Schoot目录中的BK7)的表面,ZE__X使用在这个目录中指定的T__数据关于热膨胀系数值α的描述可参见“玻璃目录的使用”一章如果表面不使用目录玻璃,则T__的值是从镜头数据编辑界面中的T__栏中直接摘录下来T__栏是电子表格的最后一行,在“参数”栏的右边注意T__是一个无单位量的参数,总是等于输入的系数乘以1E-6因此,一个值为
23.50E-6的T__只要简单地输入
23.5在计算热效应时,ZE__X将自动将1E-6考虑进去气体和液体的模拟关于非固体材料的热效应模拟的重要信息可参见“玻璃目录的使用”一章中的“气体和液体的模拟”部分折射率的热效应变化量数据的添加与温度,周围大气压力,和波长相关的折射率的变化量将通过使用前面给出的多项式表达式来模拟任意一种玻璃这个表达式需要六个系数来定义与绝对折射率的变化有关的温度和波长通常,对于那些由用户自己添加的材料,这六个描述变化量的系数都是不可变的然而,大多数玻璃目录至少包含了一个折射率随着温度的变化而变化的比率的单一的线性近似值这个数值被称为dn/dt如果这个唯一可用的数据是一个单一的dn/dt,则这个一般表达式的近似值可以被假设为,除之外的所有系数都为零,这里意味着给出了的一个合理的近似值需要被计算,然后输入到玻璃目录中在标准温度和压力条件下测量的在中心波长处的相对折射率是表示折射率n的一个适当值随后要极度小心地检查在不同波长和温度下计算的折射率数据,以确保这是一个适当的近似值注意,dn/dt应该是一个绝对值,而不是一个相对值在使用唯一的单一dn/dt数值时,要保持极度的小心和怀疑使用单一的dn/dt数值来估算术语的值仅仅是一个粗略的近似方法与温度相关的折射率的实际变化量在任意一个宽的波长或温度范围内都不可能是线性的因此,在使用唯一的单一dn/dt数值时,要保持极度的小心和怀疑无热效应镜头的优化为了优化一个无热效应的镜头,首先要使用前面节中介绍的方法来定义多个结构,这些结构被要求来模拟在每个温度下的镜头然后,仅在正常结构中定义用来优化的变量例如,假设正常结构为编号1的结构,结构2,3,和4是对每个曲率和厚度使用热拾取求解定义的仅将正常结构中的曲率和厚度设为变量优化镜片组之间的空间材料的T__也是有可能的为了达到这个目的,可以在镜头数据编辑界面中的T__栏中的数值上设置变量热分析的限制有关ZE__X的热分析性能的正确度有几个限制首先,在整个使用的温度范围内应该始终检查T__数据的正确度也应该和使用的玻璃的厂商一起检查折射率数据系数热分析对于那些倾斜,偏移,或者其它非传统的光学系统不必正确地工作在计算那些不对称的元件的边缘厚度的位移是会有些困难;例如彼此间相互倾斜的两个镜头之间的边缘厚度因为热效应模拟的复杂性,所以在关键应用和所有的计算中没有一个数据是可以信任的,ZE__X中的折射率数值和T__数值应该被__地检验即使在上述指定的范围内工作于Schott玻璃时,这也是正确的第__三章偏振分析介绍这个特性仅对ZE__X的EE版本有效光线追迹程序通常将光线看作是一个几何实体,仅有位置,方向,和相位例如,在一个表面上的一条光线完全由光线的截止坐标,用来定义光线与当前光轴所夹的角度的方向余弦,和用来测定沿着这条光线的光程长度或光程差的相位来描述在两种介质的分界面上,如玻璃和空气,将根据Snell定律产生折射通常在不影响光束方向的分界面上的效果将被忽略这些效果包括电场的振幅和相位差,这于入射角,入射光偏振,和两种介质的性质,以及在分界面上的任何光学膜偏振分析是传统光线追迹的一个扩充,它考虑了光线在通过一个光学系统的传播过程中的光学膜以及反射和吸收的损失具有的效果有关偏振概念的复习ZE__X用户手册不是有意要成为偏振理论的指南这个题目很大,在别的地方以被很好地介绍范例可参见由J.Bennett在光学手册第一卷,McGrawHill
(1995)中写的评论电场的振幅和偏振状态可以方便地用琼斯向量表示这里和是被求值的复数电场向量中的x和y方向正交于光线的传播向量在两种介质的分界面上,传递系数,反射系数,和电场的相位对于电场的S和P分量是不同的电场的S分量是沿着与入射平面正交的轴的,而P分量是位于入射平面的入射平面包含了在截止点的光线传播向量和表面法线向量因而,电场被分成和分量,这两个都是被求值的复数在分界面后面的电场是通过S和P的传递系数(如果表面是折射面)或者反射系数(如果表面是反射)贡献计算的ZE__X计算反射系数和传递系数,但仅仅使用与光线传播相适合的一个值简单地说,这章讨论的剩下部分将使用反射系数和传递系数术语来表示我们感兴趣的术语如果表面是一个反射面(也就是玻璃类型为MIRROR),则程序将自动使用反射系数因而,折射后的电场为,,这里传递系数,和,是被求值的复数在计算和投影以后,他们将被重新组合成琼斯向量,继续传播到下一表面传递系数的计算依赖于入射介质的折射率,光学膜(如果有的话)中每层膜的折射率(可能是复数)和厚度,底层的折射率(可能是复数)关于计算的细节在光学手册第一卷,McGrawHill
(1995)中已提到,这里将不再重复有许多方法可以定义感兴趣的参数来描述偏振光束所有这些表达式都与入射角,波长,偏振方向有关这里是在ZE__X中经常使用的术语和他们的定义反射振幅,ρ反射振幅是电场的反射系数的被求值的复数传递振幅,τ传递振幅是电场的传递系数的被求值的复数反射强度,R反射强度是垂直于表面测量的它被给出了一个符号R,而且总是一个0和1之间的实数反射强度可以由反射振幅计算得到,如下R=ρ*ρ传递强度,T传递强度是垂直于表面测量的它被给出了一个符号T,而且总是一个0和1之间的实数传递强度可以由传递振幅计算得到,如下T=τ*τ吸收强度,A吸收强度仅仅是一种电场强度,既不是传递强度,也不是反射强度A=
1.0-T-R二次衰减,D二次衰减意味着“两个衰减”,用来比较S偏振光与P偏振光相比的强度损失二次衰减定义如下相位,P对于S和P偏振光,传递光束的相位通常是不同的相位由下面公式给出延滞,S延滞是S和P偏振光之间的相位差,或者无膜表面的性质仅仅在垂直入射时,在绝缘介质之间的无膜表面有传递和反射振幅,他们由Fresnel表达式表示和在以除垂直以外的角度入射时,这个关系更加复杂例如,在空气和BK7之间的表面在波长为
0.55微米处有一个是入射角的函数的反射和传递振幅,如下图所示注意,反射振幅随着入射角的增加而快速增加,直到在临界入射角处,所有的光线都被反射,而没有折射也要注意,S和P偏振状态有着不同的传递振幅这导致了一个由光阑照度分布决定的偏振在ZE__X中薄膜的定义对于绝缘介质,折射率纯粹是一个实数,因此它的虚部为零对于金属材料,折射率是一个复数在折射率虚部的普通使用中有两种符号约定,ZE__X使用下面的约定这里n是通常的折射率,k是消光系数通常使用的另一种符号约定是,但ZE__X使用那种正的形式因此,材料,如铝,有一个带着典型的负的k值的复数折射率对于铝,折射率由下式近似给出注意,对于典型的吸收材料使用这个约定,这个消光系数是一个负数ZE__X使用一个ASCII码文件格式来定义所有的薄膜数据在这个文件中提供了两种类型的数据单一材料的名称和折射率,以及由定义的材料组成的单一薄膜的名称和结构这个文件可以是一个任何有效的文件名ZE__X提供了一个被称为COATING.DAT的样本文件,对于任意的新镜头COATING.DAT是一个默认的薄膜文件名可以定义多个薄膜文件,并且由特定镜头文件使用的薄膜文件的名称是在系统,通用,偏振表格对话框中定义ZE__X强烈建议COATING.DAT的任意修改要保存在一个有着不同文件名的文件中,以至于后面对ZE__X的更新不会覆盖对COATING.DAT作出的改变ZE__X强烈建议COATING.DAT的任意修改要保存在一个有着不同文件名的文件中在薄膜文件中,关键字__TE(对于材料)、TAPR(对于锥形轮廓)、和COAT(对于薄膜),被用来定义不同类型的薄膜数据先得出所有的材料和锥形定义,然后得出所有的薄膜定义这个文件包括了下列格式__TE材料名称波长的实部,虚部波长的实部,虚部……__TE下一个材料名波长实部虚部波长实部虚部……TAPR锥形名称DXx偏心DYy偏心RT术语编号半径术语……TAPR下一个锥形名称DXx偏心DYy偏心RT术语编号半径术语……COAT薄膜名称材料厚度用绝对值循环索引锥形名称材料厚度用绝对值循环索引锥形名称……COAT下一个薄膜名称材料厚度用绝对值循环索引锥形名称材料厚度用绝对值折射索引锥形名称……如果这个“用绝对值”,“循环索引”,和“锥形名称”是被省略,则“用绝对值”和“循环索引”两个都被假定为零,而且认为没有锥形轮廓__TE数据部分材料名称可以是长度不超过20个字符的任意的用户自定义名称,不允许有空格和特殊符号ZE__X以下面的方法使用材料数据波长自变量总是以微米表示的波长必须按上升顺序被指定实部的值是该材料在相应波长处的实际折射率虚部的值是消光系数如果对于一种材料只提供了一种波长,则无论哪种波长被追迹,都要使用这个实部和虚部因此薄膜材料的色散被忽略如果对于一种材料定义了两种或者更多的波长,则对于比最短的定义波长还要短的波长,要使用最短波长的数据对于比最长的定义波长还要长的波长,要使用最长波长的数据对于在两者之间的波长,使用线性插值法TAPR数据部分通常,ZE__X假定,在整个光学表面上薄膜厚度是一致的然而,由于一些光学薄膜的应用方法不同,一个薄膜可能不定的厚度,这通常是半径对称的锥形薄膜是通过应用一个锥形函数来定义的,这个函数是将一个无单位量的系数乘以名义薄膜厚度计算得到的任一薄膜的任一层都可以应用一个锥形,而且每一膜层都可以有不同的锥形有效的薄膜厚度为,这里d是名义薄膜厚度,f是锥形因子锥形因子定义如下,这里r是偏移的半径坐标,定义如下如果锥形因子等于一个负数,ZE__X假定它为零参数,,和都已在薄膜文件的锥形数据部分中定义了注意,半径坐标的奇次方、偶次方和零次方全都被使用通常这个系数都有与镜头单位有关的单位和大小在定义或使用锥形薄膜时,应该仔细检查是否使用了正确的镜头单位在定义或使用锥形薄膜时,应该仔细检查是否使用了正确的镜头单位锥形名称可以是长度不超过20个字符的任意的用户自定义名称,不允许有空格或特殊符号ZE__X将以下列方式使用锥形数据如果跟在关键字TAPR后面的任意一行中的第一个关键字是DX或者DY,那么在同一行中关键字DX或者DY后面的数据值分别被认为是以镜头单位表示的x和y的偏移如果第一个关键字是RT,则第二个数据值必须是0和20之间的整数,包括这两个数这个整数决定了术语编号,或者半径的幂第三个数据值是在半径幂数上的系数除非已被定义,否则ZE__X使用的任意一个术语都被认为是零薄膜数据部分膜层的顺序是很重要的!可参见下节中的说明薄膜名称可以是长度不超过20个字符的任意的用户自定义名称,不允许有空格或特殊字符ZE__X以下列方式使用薄膜数据如果薄膜文件先被读入,则ZE__X将检验是否每种薄膜都是由在材料部分中定义的材料组成如果应用的材料没被定义,则将产生一个错误薄膜厚度不仅可以以主波长在介质中的厚度的单位测量(相对定义),也可以以与任何波长无关的微米测量(绝对定义)如果使用相对定义,则由两个不同的镜头文件以两种不同的主波长使用的同样的薄膜将有不同的实际厚度薄膜的实际厚度由下式测量,这里是以微米表示的主波长,薄膜在主波长上的折射率的实部,T是在薄膜文件中指定的薄膜的“光学厚度”例如,在一个折射率实部为
1.4的薄膜材料中,一个在一个值为
0.550微米的主波长上的1/4波长薄膜(T=
0.25)的厚度为
0.0982微米注意,仅仅使用折射率的实部被使用来测定膜层的厚度如果整数“用绝对值”是零(或者被省略),则这个厚度将被认为是一个相对值;否则,薄膜厚度是以微米表示的绝对值“循环索引”决定了ZE__X是如何__膜层组的详细内容可参见下节重复的膜层组的定义一些薄膜包含了重复的膜层组,例如,一个膜层被定义如下COAT3GROUPS__T
00.2500__T
10.2500__T
20.5000__T
30.2500__T
10.2500__T
20.5000__T
30.2500__T
10.2500__T
20.5000__T
30.2500__T
40.2500注意,材料__T1,__T2,和__T3的序列被重复了三次这是一个完全可以接受的语法结构,然而,这需要用11个文本行和11个膜层来定义这个薄膜通过使用参数“循环索引”可以使用一个简写的语法结构整数参数“循环索引”被设为是一组膜层将被重复的次数在第一个膜层和最后一个膜层上都必须设置“循环索引”(这是为了说明膜层的范围,ZE__X在两个方向也都将读取数据,如下所述)上述的薄膜可以被写成下面的形式COAT1GROUP__T
00.2500__T
10.2503__T
20.5000__T
30.2503__T
40.2500注意在列出的第一和第三膜层中出现了参数“3”这种语法结构不但可以节省输入,它也可以减少不小心的输入错误,减轻编辑负担,而且还可以保持了膜层的总数;这对于每种薄膜定义都是有限的(可参见下节关于薄膜数据限制的说明)虽然上述的薄膜实际上模拟了11个膜层,但是它仅定义5个“膜层”关于“循环索引”的使用,有一些要点关于可以定义的不同的膜层组的数量,或者每组包含多少膜层,是没有限制的,只要在COAT标题下的行数不超过在下面定义的最大的允许膜层的数量就可以了一个值为0的“循环索引”与一个值为“循环索引”是一样的;那是因为,零并不意味着不包含一组膜层循环不可以嵌套,也不可以重叠关于薄膜数据的总数的限制在目录中有一个空间,可以容纳50种材料,每种材料可以有100个波长-折射率点,50种薄膜种类,每种薄膜可以有不超过200个膜层有少量一些访问薄膜文件数据的方法第一,可以在ZE__X外部通过使用任何ASCII码文本编辑器来编辑薄膜文件第二,在主菜单栏上的“工具”菜单下的“编辑薄膜文件”选项,它可以调用Windows的NOTEPAD编辑器而且,在“工具”菜单下的还有一个“薄膜列表”选项,它列出了薄膜和材料的定义数据如果要编辑这个薄膜文件,则要重新载入这个文件,以便于可以修改新的薄膜数据;在工具菜单下有一个菜单选项,可以用来重新载入这个目录ZE__X提供的默认材料和薄膜ZE__X提供的默认COATING.DAT文件包含了几种材料和少量普通的光学薄膜下表介绍了一些包含在默认文件中的材料和薄膜默认的材料和薄膜材料说明AIR单位折射率,用来表示薄膜中包含的空气间隙AL2O3氧化铝,折射率
1.59ALUM铝,折射率
0.7-
7.0iALUM2铝的另一个定义__F3氟化铈,折射率
1.63LA2O3氧化镧,折射率
1.95MGF2氟化镁,折射率
1.38N15折射率为
1.5的虚构材料THF4氟化钍,折射率
1.52ZNS硫化锌,折射率
2.35ZRO2氧化锆,折射率
2.1薄膜说明AR普通的减反膜,定义为MGF2的1/4波长GAP用来显示短暂传播的一个小的空气间隙HEAR1高性能的减反膜HEAR2高性能的减反膜METAL用来分光的薄的铝层NULL主要用来调试的厚度为零的薄膜WAR减反膜“W”,定义为一个LA2O3的半波长,后面再加上MGF2的1/4波长这些材料和薄膜是有意用来作为一个范例,可能不会在任意特定的情形中都是可用的薄膜厂家和设计者总要检查特殊薄膜材料的详细信息关于如何定义这些材料和薄膜的详细信息,可以使用在“报告菜单”一章中介绍的薄膜列表报告表面上薄膜的指定一旦定义了一种薄膜,则可以通过在薄膜栏中指定这种薄膜的名称来将它应用在一个表面上;薄膜栏位于镜头数据编辑界面的最右边ZE__X将使用下面四个规则之一来说明薄膜的定义如果指定的表面是从空气到玻璃的分界面,则膜层像在薄膜文件中指定的那样可以被严格说明入射介质是空气,因此,最外层被列在薄膜定义的第一行(在顶部),然后是下一层,等等,基层是表面的玻璃类型薄膜的定义不包括基层索引和材料定义这里的玻璃术语意味着玻璃类型不是“MIRROR”,也不是空格(这被认为是表示空气的单位折射率)梯度折射率镜头是被认可的玻璃如果指定的表面是空气和空气,或者玻璃和玻璃之间的分界面,薄膜也像从空气到玻璃那样被严格定义,使用与针对入射和基层介质所做的相似的计算如果指定的表面是从玻璃到空气的分界面,则膜层的顺序将自动翻转,因此这个薄膜与它在从空气到玻璃的情况中应用的薄膜是相同的因此,如果分界面是从空气到玻璃的,则由ALHHS定义的薄膜应该被解释成SHHLA如果表面类型是一个反射镜,则薄膜定义必须包括基层索引然后薄膜定义中的最后一层被假定为是一个半无穷厚的基层材料ZE__X也可以模拟某些限制情况,如被阻止的TIR;可参见这一章后面的说明如果没有定义薄膜,ZE__X应做什么如果薄膜栏中是空的,则应采取下列措施如果这个表面是一个反射镜,则假定这个表面镀了一层折射率为
0.7-
7.0i的一层厚的铝层这个铝层是足够厚的,以致于没有任何光线可以通过这个铝层如果这个表面是绝缘界面,则采取__的、没镀膜的表面理想化的薄膜的定义有些时候我们不知道准确的薄膜定义,或者不需要薄膜性质的详细模型对于这些情况,可以使用一个简单化的理想薄膜不用输入这种薄膜的名称,而是输入字母“I”,后面跟着一个小数点和薄膜的传播小数例如,传播
98.5%光的薄膜被称为“I.985”这种薄膜名称不需要在薄膜文件中定义,但是,如果这个名称出现在可用薄膜的下拉列表中,则它应该在薄膜文件中列出ZE__X简单地设定传递强度T=
0.985(或者无论这个值是多少),则反射部分是R=1-T,以及传递振幅为t=sqrtT,反射振幅为r=sqrtR入射偏振的定义一些个别的分析设置,如那些偏振光线追迹(参见分析菜单一章),考虑了入射偏振的描述这个偏振完全是由琼斯向量定义的,这里和都有一个数量和一个相位ZE__X将指定的和的值规范化成有一个单位数量,如果指定了任意的光瞳照度则应适当缩放这个强度注意,和的值都是在相对电场振幅的条件下测定的由于(在当前光轴上)始终为零,所以在光线的当前坐标系中和的值描述了这个电场然后,电场从当前的和描述转化成空间的、和描述由于一般来说光线不可能平行于物空间光轴,所以空间不一定为零这个转化是通过选择琼斯向量分量来说明沿着向量S方向的电场,这个方向没有空间Y分量琼斯向量分量说明了沿着向量P方向的电场,这个方向垂直于S方向,没有空间X分量向量P和S被定义成,这里R是光线向量然后由当前的和在S和P方向上的投影计算得出空间、和这个计算的详细步骤将由ZE__X自动操作,不需要另外的输入由于偏振向量必须平行于光线方向,所以对于有限的物距来说,有着不同光瞳坐标的光线的偏振向量是不平行的偏振分量的定义在两种介质之间的任意分界面可以使一束光线产生偏振ZE__X支持一个理想化的模型来代表一个普通的偏振装置这个模型被当作一个特殊的“琼斯矩阵”表面类型来执行这个琼斯矩阵根据,来更改一个琼斯向量(它描述了电场),这里A,B,C,D,Ex,和Ey都是复数在镜头数据编辑界面中,ZE__X提供一些单元来定义A的实部,A的虚部,等等注意,电场的Z分量不受琼斯矩阵表面影响这个普通的琼斯矩阵可以用来定义种类繁多的偏振组成例如,参见在下表中的琼斯矩阵范例数字格式是(a,b),这里a是实部值,b是虚部值琼斯矩阵范例偏振组成矩阵空矩阵X分析Y分析在X方向上的1/4波面在Y方向上的1/4波面在X方向上的半波面在Y方向上的半波面光强过滤器,25%传播ZE__X可以使用偏振分析来计算什么ZE__X可以产生R,T,A,D,P,和S的图形,作为波长对于给定的入射角的函数,或者作为角度对于给定的波长的函数,详细内容可参见“分析”一章通过使用“偏振光线追迹”特性,ZE__X可以计算和列出详细的计算过程,用来追迹任一给定光线通过系统的偏振状态另外一些特性计算了于偏振有关的结果;详细内容可参见“分析菜单”一章总体的吸收和传播系数ZE__X也可以准确地计算单一光线地传播,或者整个光瞳地一个平均值传播系数计算是基于表面影响的,如反射损失,而通过玻璃的总体传播系数的计算是根据Beer定律,这里,α是吸收系数,τ是通过玻璃的长度参数α通常与波长有关,有一个长度倒数的单位关于传递数据的定义的详细内容可参见“玻璃目录的使用”一章在所有的ZE__X计算中都不考虑偏振效果双折射材料的模拟双折射材料是使用在“表面类型”一章中介绍的双折射输入/输出表面类型来模拟的关于具体例子的重要细节和信息可参见那一章当光线通过双折射介质时,对于S和P偏振光,玻璃的折射率是不同的寻常光折射率是在垂直面或者S偏振光上得到的折射率,而非常光折射率则是在平行面或者P偏振光上得到的折射率ZE__X允许选择追迹寻常光线或者非常光线ZE__X一次只能追迹这两种光线中的一种或者另一种注意,S和P偏振光线的方向通常与在薄膜和菲涅耳表面效果的计算中使用的是不一样的这里的S和P指的是相对于晶体的光轴的垂直面和平行面包含折射光线和晶体光轴的矢量的平面是平行面,而P矢量位于这个平面内,并垂直于光线矢量;S矢量是P矢量和光线矢量的正交矢量对于双折射材料的偏振分析,需要采用一些假设ZE__X假设,如果追迹寻常光线,那么S分量是重要的,而P分量的传递系数被设为零;对于非常光线,ZE__X假设P分量是需要的,因此S分量的传递系数被设为零这个方法是很简单的,它对于每个可能光路都将__产生正确的传递系数结果如果在系统中有2对双折射表面,则需要4个__光线轨迹;如果有3对双折射表面,则需要8个光线轨迹,等等受抑全反射的模拟当一条通过玻璃的光线以一个大于临界角的角度射到一个分界面上,将产生受抑全反射(FTIR)如果紧密放置另一个绝缘体介质,如另一片玻璃,而不接触那个分界面,则一些光线将通过这个薄的空气间隙,而传播出去,即使在这个分界面上的折射不能满足Snell定律反射光束和传递光束都将受到空气间隙的厚度的影响在间隙厚度为零的限制内,光线将继续传播,就好象没有分界面一样;而在一个远大于波长的一个分数的大间隙厚度的限制内,那么事实上所有的光线将被全部反射虽然这发生在一个特殊的情况中,但是这个普通的模型作为另一个薄膜问题归入到ZE__X手动FTIR的偏振程序中其诀窍是定义一个反应这种情形的薄膜一个默认的这种薄膜是厚度为有着单位折射率的空气的
0.1波长的GAP使用Y正切值为
1.0的倾斜表面,将薄膜GAP放在这个分界面上来产生能正确模拟偏振性质的系统注意,不能像这一章前面所介绍的那样,通过编辑薄膜文件来改变空气间隙的厚度在薄膜GAP被放入以后,ZE__X现在可以计算反射光和传递光的偏振性质然而,用作其它目的(如系统传播系数的计算,光线特性曲线,优化)的光线追迹将仅仅沿着传播光路进行为了模拟反射光路,只要简单地给这个内倾斜表面一个MIRROR的表面类型,加上一个90度的光轴断点,以及照常改变后面的厚度的符号现在在这种情况中的薄膜需要被修改来表明第二个绝缘体块的存在,即使在传播光路中不执行光线追迹,而只在反射光路中执行光线追迹在薄膜文件需要定义一个新的薄膜(在这个例子中被称为FTIR),它看起来像COATFTIRAIR.1N151当这个薄膜被应用一个反射镜面上时,将把这个反射镜面作为一个后跟玻璃片的空气间隙注意,基层玻璃的折射率和色散通过在薄膜文件定义一种玻璃来详细模拟当然是可能的;这里N15被用来作为简单说明这个用来定义基层玻璃的最后一种材料,N15的厚度是没有用的,因为当应用到反射镜面上时,ZE____是假设基层是半无穷的最后的镜头和反射图显示如下对于每个系统模型,其反射图和传递图都是一样的最后注意,也可以通过简单地增加这个间隙厚度来模拟常规的TIR大于波长的一个分数很多的距离本质上等价于一个无穷大的间隙然而,由于“下溢”数值误差的缘故,这种情况产生的原因是由于传播系数是非常低的,因此对于易消失的光波传播来说,在薄膜文件不应该定义一个非常大的厚度一个波长,或者一个为
1.0的光学厚度通常是足够了的偏振分析的限制对于ZE__X偏振分析性能有一些限制无论何时作出制作决定,都要仔细检查薄膜文件中的数据的正确性同时,应该将由ZE__X产生的折射率和传播率的曲线图送到薄膜厂家那里,作为一个检查来确保这种薄膜将像要求的那样运作对于某些表面类型,如近轴表面、衍射光栅、二元光学表面、或者菲涅耳表面,偏振光线追迹法则通常不能得到正确的结果一般,只有那些有由Snell定律说明的折射光或者反射光的表面才有有效的被计算的偏振数据特别地,偏振法则假定光线保持在折射或者反射后的影响平面内这对于常规的折射光学系统是正确的(这是Snell定律的一个条件),但对于衍射光学系统和“假象”表面,如近轴镜头,这通常是不正确的虽然梯度折射率表面的影响(反射和传播系数)也被说明,但不考虑通过梯度折射率介质的传播的偏振影响因为光线在通过梯度折射率介质时经过了一条弯曲的光路,所以偏振矢量将以一个ZE__X不能计算的方式旋转第__四章ZE__X程序设计语言介绍这个功能只有ZE__X的XE和EE版本才有在ZE__X的应用中ZE__X程序设计语言(ZPL)为了方便使用宏语言而特意设计的语言ZPL提供了用户自行扩展的功能这意味着如果你一种特别的计算或图解显示,而这些功能在ZE__X中是没有的,那你就可以自行编写ZPL程序来做这些工作ZPL程序能被储存在磁盘里并能从ZE__X内部被调用你可以建立一个ZE__X程序库,并且可以和其他ZE__X用户一起共享ZPL类似与BASIC程序设计语言,除了不是所有的BASIC结构和关键字都被支持,以及加了一些新性能和独特的功能来进行光线追迹以外如果你熟悉BASIC语言,你将很快地学会ZPL如果你不懂BASIC语言,或者你以前根本不懂程序设计,请不要惊慌ZPL是容易使用的,这一章将给你一些简单的用法说明和例子,让你从头开始学习创建ZPL程序如果一个已存在的程序所能实现的任务与你想要完成的任务相似,那么在这个程序的基础上创建一个新程序去实现这个功能可能是容易的如果你正尝试着写你的第一个ZPL程序,你可能会想去看一下这一章末尾的例子一节在\__CROS目录下也能找到一些ZPL宏指令的例子,它们在“ZE__X例子文件”一章中被介绍应用任何ASCII码文本编辑器(如NOTEPAD编辑器)去创建ZPL文件只要你希望,你可以给文件起任何描述性文件名,但文件必须以.ZPL扩展名结尾运行ZPL程序为了运行你的ZPL程序,从主菜单选择宏,编辑/运行ZPL宏,一个ZPL控制对话框将会出现,对话框里有着以下选项现有文件一个可用的宏的下拉式列表所有列出的宏都是以扩展名.ZPL结尾的ASCII码文件文件必须在为ZPL宏而设置的目录下,参见“文件菜单”一章中关于参数选择对话框中目录表的部分执行后关闭如果这一项被选中,那么在执行宏指令后ZPL控制对话框将自动关闭安静模式如果这一项被选中,默认的文本输出窗口将不再显示这对于那些不产生有用文本的图表宏指令是十分有用的状态再执行宏指令的过程中,ZE__X在这个区域显示状态信息,这个状态信息是用来说明正在执行的宏指令的“行”号这个状态信息每四分之一秒更新一次终止终止按扭将使目前正在运行的宏指令停止运行取消如果一个宏指令正在运行,取消按扭将终止当前宏指令,如果没有宏指令在运行,取消按扭将关闭ZPL控制对话框编辑编辑按扭将调用WindowsNOTEPAD编辑器这个编辑器可以用来修改宏指令和对宏指令进行改名查看查看按扭将在一个文本窗口中显示宏指令文件的内容,在这里它可以上下滚动和打印出来在查看窗口中不允许编辑从“现有文件”中选择要运行的宏指令,然后__执行ZE__X将开始运行程序任何从PRINT语句中输出的文本或错误信息将被放置在一个文本文件中当宏指令终止执行以后,这个文本文件将在一个窗口显示出来可以用CLOSEWINDOW关键字来抑制这个输出窗口的显示ZPL概述ZPL程序包括一系列命令(称为语句),它们被储存在ASCII码文本文件中你可以用ZE__X外的任何文本编辑器来创建ZPL程序(你也可以编辑ZE__X内部的程序,这将在后面部分进行说明)对于大多数(但不是全部)命令,ZPL语言使用与BASIC相似的语法结构例如,语句x=5是一种有效的ZPL语句在这一简单的语句中要注意一些重要的东西首先,变量不需要被说明这意味着被称为变量的“x”在被赋予5这个值之前不需要已经存在如果“x”已经被赋值,那么它现在将被重新赋值因此变量在使用之前不需要被说明第二,不需要特殊符号来终止一个语句,例如在C语言中的“;”因此,每个ZPL语句都必须自成一行ZPL支持行函数调用下列形式的语句是允许使用的x=SQRT5y=SINExz=SQRTx+5*7-x函数SQRT(平方根)和SINE(正弦)在ZPL中已被建立有许多这样的单操作数函数,所有这些在后面部分详细说明注意ZPL是不分大小写的,SQRT和sqrt是一样的ZPL文档将使用一般惯例,函数和关键字用大写字母,其他的用小写字母前面出现的所有语句都有一个共同的特点它们都是赋值语句这意味着等号右边的表达式将被求值,结果被赋予等号左边的指定变量在ZPL中还有一种语句,称为关键字关键字的一个例子是PRINT关键字PRINT后面跟着一列术语,它们有逗号隔开,这些都将被打印出来例如,ZPL语句x=3y=4z=SQRTx*x+y*yPRINT“Thehypotenuseis”z在屏幕上将打印出下列内容Thehypotenuseis
5.0000注意ZPL强制使运算符优先在任何一对括号里,运算操作按着特殊的顺序执行ZPL使用下列由高到低的优先级函数(如SQRT),逻辑运算(如==),乘法和除法,然后是加法和减法圆括号总是不考虑优先级,在这个意义上,它有着最高的优先级有许多其他的关键字将在后面部分被介绍ZPL变量变量为数值量提供了临时性的储存单元,当编写程序时这些数值量的精度是不知道的,但当运行程序时精度将被规定当你需要一个新的变量时,ZE__X将为你完成大部分的工作例如,前面出现的简单语句x=5使ZE__X给这新变量分配储存单元,并记录下与它有关的值变量一旦被定义,它就可以使用在后面任何一个表达式中然而,关于ZPL变量的使用也有一些规则首先,变量名不能包含任何ZPL用来逻辑运算和分界的“特殊”符号,如=+-*/!^|#“和空格号第二,一个变量不能与关键字和函数同名,例如THIC和RAYX,由于ZE__X是不分大小写的,所以你也不能通过用rayX和Thic来避开这一条规则第三,任何一个变量名都必须少于28个字母违反了这些规则,虽然程序运行看起来没有错误,但都将产生语法错误,根本不能得到你想要的结果ZPL中的变量数最多不得超过200个任何ZPL变量都是以64位双精度数据形式储存ZPL函数ZPL函数是可以用在赋值语句的右边,在形式上它与关键字是不一样的函数可以不要自变量,也可以有一个自变量或多个自变量所有的函数都将返回一个值例如一个函数,如PW__主波长,将返回一个不依靠自变量的值,因此它不需要自变量但无任如何,圆括号仍然需要许多函数都有相对应的关键字例如,函数RADI将返回与自变量相对应的表面的曲率半径RADI3返回第三表面的曲率半径同样也有一个关键字RADI设定表面的曲率半径详细信息参见关键字的说明所有的函数都在下面的表格中列出如果给出一个函数形如FUNC,那么表明它不需要自变量,FUNCx则表明它需要一个自变量,FUNCx,y表明它需要两个自变量,等等ZPL函数表函数自变量返回值ABSO(X)数字表达式表达式的绝对值ACOS(X)数字表达式反余弦值(弧度表示)APMN(X)表面编号最小半口径值对于星形通光孔径是指臂宽;对于长方形和椭圆通光孔径是指口径的X方向半宽度APMX(X)表面编号最大半口径值对于星形通光孔径是指臂数;对于长方形和椭圆通光孔径是指口径的Y方向半宽度APXD(X)表面编号孔径的X方向的偏心值APYD(X)表面编号孔径的Y方向的偏心值APTP(X)表面编号描述指定表面口径类型的整数代码ASIN(X)数字表达式反正弦值(弧度表示)ASPR()无当前绘图设备的尺寸比例ATAN(X)数字表达式反正切值(弧度表示)ATYP()无系统光圈类型代码0指EPD,1指F/#,2指NA,3指随光栏尺寸____AL()无系统光圈值CONF()无返回当前的结构编号,在1和最大结构数之间,包括这两个数CONI(X)表面编号表面的圆锥系数COSI(X)数值表达式(弧度表示)表达式的余弦值CURV(X)表面编号表面的曲率EDGE(X)表面编号表面在指定半口径时的边缘厚度EOFF()无文件结束标记如果已到文件末尾则返回1,否则返回0仅在执行关键字READ后函数才有效ETIM()无从最后一个TIMER开始所经过的时间(以秒表示)EXPE(X)数值表达式以e为底数的指数值函数自变量返回值EXPT(X)数值表达式以10为底数的指数值FICL(vec#)Vector#,在1和4之间,包括1和4光纤耦合效率参见下面关于FICL函数使用方法的内容FLDX(X)视场编号指定视场的X方向的角度或高度FLDY(X)视场编号指定视场的Y方向的角度或高度FTYP()无如果视场类型是以度数表示的角度则为0,是物高则为1,是理想像高则为2,是实际像高则为3,高度以镜头单位为单位(见UNIT)FVCX(X)FVCY(X)视场编号指定视场的X方向和Y方向的压缩渐晕因子FVDX(X)FVCY(X)视场编号指定视场的X方向和Y方向的偏心渐晕因子FWGT(X)视场编号指定视场的权重GABB(X)表面编号玻璃库里指定表面对应的玻璃的阿贝常数GETTwindowlinecolumn要记录的窗口数、行数、列数的数值从任何一个打开的文本窗口中记录数值这功能允许我们利用ZE__X在窗口中显示的任意值进行计算GIND(X)表面编号玻璃库里指定表面对应的玻璃的d光折射率GLCA(X)表面编号指定表面球面顶点的X矢量GLCB(X)表面编号指定表面球面顶点的Y矢量GLCC(X)表面编号指定表面球面顶点的Z矢量GLCX(X)表面编号指定表面球面顶点的X坐标GLCY(X)表面编号指定表面球面顶点的Y坐标GLCZ(X)表面编号指定表面球面顶点的Z坐标GNUM(A$)字符串变量名如果字符串A$是一种有效玻璃名,如BK7,那么返回这种玻璃在玻璃库中的编号关键字GLAS可以用玻璃编号来设定表面的玻璃类型如果A$不是玻璃库中的玻璃名,返回0如果字符串是“MIRROR”,返回–1函数自变量返回值GPAR(X)表面编号玻璃库里指定表面对应的玻璃的相对部分色散系数GRINswxyz表面#,波长#,x,y和z轴坐标返回编号为w的波长在s表面的指定位置的折射率对于梯度和非梯度介质都有效INDX(X)表面编号主波长的折射率INTE(X)数值表达式返回小于自变量的最大整数LOGE(X)正的数值表达式表达式的自然对数值LOGT(X)正的数值表达式表达式的常用对数值__GN(xy)X和y是实数X平方和Y平方之和的平方根__XF()无以度数表示的最大半视场角,或着以镜头单位表示的半物高或半像高如果视场是由角度、像高或物高定义的,那么返回值不依赖于自变量__XG()无当前使用的玻璃的数量MFCN()无返回当前的评价函数值NCON()无返回结构个数NFLD()无定义的视场个数NPARsurfo__ectparamSurf是表面编号,o__ect是目标编号,param是要返回的值的参数编号从非连续元件的编辑界面的参数栏中返回一个值NPOSsurfo__ectcodeSurf是表面编号o__ect是目标编号code是0-6,分别代表要返回的位置相对于参考位置的xyz坐标,xyz倾斜从非连续元件的编辑界面的位置栏中返回一个值NSUR()无指定表面的编号NW__()无指定波长的编号ONUM(A$)字符串名如果字符串A$是一个有效的优化操作数名,如EFFL,则ONUM返回这个操作数的id编号关键字SETOPERAND可以用操作数id编号来设定评价函数编辑界面中的操作数类型如果A$不是操作数名,ONUM返回0函数自变量返回值OPDC()无光程差仅在RAYTRA__被调用后才有效OPERrowcol优化函数编辑界面中的行操作数编号和列数据类型从优化函数编辑界面的指定行和列中记录数据行号与操作数编号一样;列号中1指操作数类型,2指int1,3指int2,4-7指Hx-Py,8指目标值,9指权重,10指实际值,11指贡献百分值也可参见MFCN和关键字SETOPERANDOPTH(X)表面编号沿着光线到指定表面的光程长度与RAYT和RAYO不同,OPTH考虑了由衍射引起的相位变化,如光栅、全息、二元光学等PARn(X)表面编号表面参数“n”PMOD()无如果近轴模式关闭则为0,否则为1POWR(xy)X是正数,y为任意数y的x次方X必须是正数,否则用它的绝对值PVHX()无优化操作数ZPLM的Hx参数PVHY()无优化操作数ZPLM的Hy参数PVPX()无优化操作数ZPLM的Px参数PVPY()无优化操作数ZPLM的Py参数PW__()无主波长编号RADI(X)表面编号表面的曲率半径RAGX(X)表面编号光线截止点的x球形坐标,仅在RAYTRA__被调用后才有效RAGY(X)表面编号光线截止点的y球形坐标,仅在RAYTRA__被调用后才有效RAGZ(X)表面编号光线截止点的z球形坐标,仅在RAYTRA__被调用后才有效RAND(X)正的数值表达式均匀分布在0和表达式值之间的随机浮点值RANX(X)表面编号表面法线的x方向的余弦,仅在RAYTRA__被调用后才有效RANY(X)表面编号表面法线的y方向的余弦,仅在RAYTRA__被调用后才有效函数自变量返回值RANZ(X)表面编号表面法线的z方向的余弦,RAYE()无光线追迹错误标记,没有错误则返回0,仅在RAYTRA__被调用后才有效详细信息参见有关关键字RAYTRA__的内容RAYL(X)表面编号穿过表面后光线在x方向的余弦仅在RAYTRA__被调用后才有效RAYM(X)表面编号穿过表面后光线在y方向的余弦仅在RAYTRA__被调用后才有效RAYN(X)表面编号穿过表面后光线在z方向的余弦仅在RAYTRA__被调用后才有效RAYO(X)表面编号从前一表面到指定表面光线的光程长度光程长度是长度乘以折射率,这两个数都有可能是负数仅在RAYTRA__被调用后才有效也可参见OPTH和RAYTRAYT(X)表面编号从前一表面到指定表面光线的光程长度光程长度有可能是负数仅在RAYTRA__被调用后才有效也可参见OPTH和RAYORAYV()无如果无渐晕则为0,否则为渐晕面的编号仅在RAYTRA__被调用后才有效RAYX(X)表面编号光线截止点的x坐标仅在RAYTRA__被调用后才有效RAYY(X)表面编号光线截止点的y坐标仅在RAYTRA__被调用后才有效RAYZ(X)表面编号光线截止点的z坐标仅在RAYTRA__被调用后才有效RELI(f)相对照度在指定视场位置的RISAGGxyzx、y是编号为z的表面坐标以镜头单位表示表面上指定点的矢高,以镜头单位表示SCOD(A$)任意一个代表ZE__X表面类型的字符串变量或文字字符串必须是有效的表面类型名,如STANDARD,EVENASPH,PARAXIAL,等等使用的每一种表面类型的有效文件名都将在指定的数据报告种显示出来函数自变量返回值SCOMA$B$任意两个字符串变量如果两个字符串相等,SCOM返回0;如果A$小于B$,SCOM返回一个小于0的值;否则返回一个大于0的值SDIA(X)表面编号指定表面的半口径SIGN(X)数值表达式如果自变量小于0则返回-1,自变量是0则返回0,自变量大于0则返回+1SINE(X)数值表达式(弧度表示)表达式的正弦值SLEN(A$)任意一个字符串变量在字符串A$中字母的个数SQRT(X)正的数值表达式表达式的平方根STYP(n)表面编号n表面的表面类型代码,参见SCODSVAL(A$)任意一个字符串变量字符串值返回字符串A$的浮点值TANG(X)数值表达式(弧度表示)表达式的正切值T__S()总重量(以克表示)从第一面到像面之间所有镜头的总的重量(以克表示)THIC(X)表面编号指定表面的厚度UNIT()无如果当前单位类型是毫米、厘米、英寸或米,则分别返回
0、
1、2或3VEC1(X)正的下标值返回数组中指定下标的元素的值VEC2(X)正的下标值返回数组中指定下标的元素的值VEC3(X)正的下标值返回数组中指定下标的元素的值VEC4(X)正的下标值返回数组中指定下标的元素的值VERS()无返回一个四位数的版本号最典型的版本号是5500以后ZE__X版本将返回更大的版本号W__L(X)波长编号波长(以微米表示)WWGT(X)波长编号波长的权重XMIN()无图表窗口中的最小x坐标X__X()无图表窗口中的最大x坐标YMIN()无图表窗口中的最小y坐标Y__X()无图表窗口中的最大y坐标函数FICL()的使用函数FICL是计算光纤耦合的因为函数要使用许多自变量,所以自变量要先放在一个向量组里,然后再调用函数这向量组必须是已定义的四维数组放在向量组里的数值定义如下0=采样精度1=波长#2=视场#3=忽略来源标志(0代表否,1代表是)4=输出方NA5=接收方NA6=输出方x角度错误7=输出方y角度错误8=接收方x角度错误9=接收方y角度错误10=接收方x方向偏差11=接收方y方向偏差12=接收方z方向偏差通过调用函数FICL(n)来计算光纤耦合,这里n是包含自变量列表的向量组的个数ZPL数学运算ZPL宏指令包括基本的数学运算,如加、减、乘、除各类语法结构显示如下x=y+zx=y-zx=y*zx=y/z其余所有的运算只有通过使用ZPL函数或ZPL逻辑运算来实现,这些将在后面的章节中介绍ZPL逻辑运算符逻辑运算符被用来构造复合语句,这个语句的最后的结果是1或者0大部分逻辑运算采用形式(表达式)(运算符)(表达式)这类似于数学语句,如1+2补集运算是用非运算符“!”,它仅需一个自变量,它的形式是!表达式逻辑运算使用了一个惯例,0代表“假”,非0值代表“真”如果表达式的值为0(假),非运算返回1(真);如果表达式的值为非0值(真),则返回0(假)非运算常用在IF语句中,例如IF!xTHEN“xiszero.”其他逻辑运算也可用来作为IF语句的部分自变量例如,一个IF语句可以包含两个条件,当这两个条件都是真时才能执行THEN语句IFx1y2THENPRINT“Bothconditionsaretrue.”这两个条件通过用表示的“与”运算符__起来注意这里的圆括号是用来强制使括号里的内容优先ZPL支持的逻辑运算符列表如下ZPL逻辑运算符逻辑运算符说明与,仅当两个表达式都为非0值时返回1|或,当至少有一个表达式为非0值时返回1^异或,当仅有一个表达式为非0值时返回1!非,当(表达式)为非0值时返回0,否则返回1==等于,当表达式相等时返回1大于,当左边的表达式大于右边的表达式时返回1小于,当左边的表达式小于右边的表达式时返回1=大于等于,当左边的表达式大于或等于右边的表达式时返回1=小于等于,当左边的表达式小于或等于右边的表达式时返回1!=不等于,当表达式不相等时返回1ZPL字符串变量及其运算ZPL支持字符串变量和基本的字符串操作字符串变量不需要说明,但可以在任何时候用一个定义语句来创建字符串变量,例如newstring$=“Hereisthenewstring.”注意,字符串变量和数值变量以字符串末尾是否跟字母$来区分字符串变量可以用操作符“+”连接起来例如C$=A$+B$连接句中也可包含字符串常量total$=“A$is”+A$+“andB$is”+B$也可以有用来摘录文本数据的字符串函数,例如title$=$LENSNAME注意这里的函数$LENSNAME是以字母$开头这样可以认为函数是返回一个字符串结果字符串函数可以用在定义语句中,例如this$=“Hereisthelenstitle:”+$LENSNAME字符串变量可以像其他字符串一样被打印出来PRINT“HereisA$:”A$注意函数PRINT可以仅仅打印字符串变量;如在打印语句中有串联操作或字符串函数则不被支持正确的方法是先把字符串连成一个新的字符串,然后再打印新的字符串A$=B$+C$PRINTA$另外,逗号也可以作为连接操作符PRINTA$B$C$字符串不能像这样直接打印PRINT$LENSNAME!不正确!!!其实正确的方法是先把函数值赋给一个变量,然后再打印这个变量Z$=$LENSNAMEPRINTZ$$STR是一个很重要的函数这个函数可以把任意表达式当成自变量,只要这个表达式的值一个数字$STR在把一个数值数据转变为字符串的格式变换中十分有用A$=“Theexpressionevaluatesto”+$STRSQRT3*3+4*4+z*y其相反功能的函数是SVALA$,它把字符串转化成浮点数下面的表格中列出了可用的字符串函数ZPL字符串函数函数说明$COMMENTi返回第i面的注释字符串$DATE返回当前的日期和时间字符串它的格式在环境对话框中被规定$FILENAME返回当前镜头的文件名,不带路径$FILEPATH()返回当前镜头的文件名,带完整路径函数说明$GLASS(i)返回编号为I的表面对应的玻璃的名称$LEFTSTRINGA$,n返回字符串A$左边的n个字母如果A$字母个数少于n,剩余的空间用空格填补这允许字符串有固定的长度格式参见$RIGHSTRING$LENSNAME返回在通用数据系统对话框中定义的镜头标题$NOTEline#返回在通用数据系统对话框中定义的注解信息$PATHNAME返回当前镜头文件的路径名这对于确定镜头文件储存的哪个目录里很有用$RIGHTSTRINGA$n返回字符串A$右边的n个字母如果A$字母个数少于n,剩余的空间用空格填补这允许字符串有固定的长度格式参见$LEFTSTRING$STRexpression返回一个格式由关键字FOR__T确定的字符串这个数字表达式可以是任意形式,包括常数、变量和函数的组合形式$UNITS根据当前镜头单位返回MM、CM、IN和M中的一个ZPL字符串逻辑运算字符串逻辑运算与前面讲述的(数值)逻辑运算很像关键的差别在于表达式是字符串,而不是数字可用的字符串逻辑运算符在下列表格中进行说明ZPL字符串逻辑运算符逻辑运算符说明$==等于,如果左右两边的字符串是一样的则返回1$大于,如果左边的字符串大于右边的字符串则返回1$小于,如果左边的字符串小于右边的字符串则返回1$=大于等于,如果左边的字符串大于右边的字符串、或者和右边的字符串一样则返回1$=小于等于,如果左边的字符串小于右边的字符串、或者和右边的字符串一样则返回1$!=不等于,如果左右字符串不一样则返回1例如,一个IF语句可以来比较字符串,如下A$=“TEST”B$=“TEST”IF(A$$==B$)THENPRINT“Stringsareidentical.”ZPL关键字ZPL关键字提供了直接指导程序流程、产生输出、执行一些重要任务(如光线追迹和修改镜头规定等)的功能每个关键字都在下面的章节里被详细介绍功能相似或者有__的关键字被列在一起APMN,APMX用途用来设定表面通光孔径的最小/最大半口径语法结构APMNsu_____=new_valueAPMXsu_____=new_value说明这两个关键字需要两个表达式,一个用来指定表面编号,另一个用来定义一个新的数值求出表达式su_____的值,然后取整,用这个整数来作为表面编号如果这个表面编号小于0或者大于表面的数量,那么这条命令将被略过否则,求出表达式new_value的值,被赋值来作为该表面通光孔径的最小APMN或最大半口径APMX虽然通光孔径的半口径数据的意义与使用的孔径类型有关,但它还是适用于所有通光孔径,两者的关系在下表中说明通光孔径类型和APMN使用方法孔径类型APMN用成APMX用成无孔径(None)不用不用环形口径Circularaperture设定最小半口径设定最大半口径环形挡光Circularobscuration设定最小半口径设定最大半口径星形Spider设定臂宽设定臂数长方形口径Rectangularaperture设定x半宽度设定y半宽度长方形挡光Rectangularobscuration设定x半宽度设定y半宽度椭圆口径Ellipticalaperture设定x半宽度设定y半宽度椭圆挡光Ellipticalobscuration设定x半宽度设定y半宽度自定义口径Useraperture不用不用自定义挡光Userobscuration不用不用浮动口径Floatingaperture不用不用例子APMN3=
1.75APMX3=
3.50APXD,APYD用途用来设定表面通光孔径的x/y偏心语法结构APXDsu_____=new_valueAPYDsu_____=new_value说明这两个关键字需要两个表达式,一个用来指定表面编号,另一个用来定义一个新的数值求出表达式su_____的值,然后取整,用这个整数来作为表面编号如果这个表面编号小于0或者大于表面的数量,那么这条命令将被略过否则,求出表达式new_value的值,被赋值来作为该表面通光孔径的x偏心(APXD)或者y偏心(APYD)例子APXD3=-
3.6APYD5=-1*APYD3APTP用途用来设定表面的通光孔径类型语法结构APTPsu_____=integer_code说明这两个关键字需要两个表达式,一个用来指定表面编号,另一个用来定义一个新的数值求出表达式su_____的值,然后取整,用这个整数来作为表面编号如果这个表面编号小于0或者大于表面的数量,那么这条命令将被略过否则,求出表达式(integer_code)的值,取整后赋值来作为通光孔径类型通光孔径类型被存成正数代码形式,详见下表说明表面类型代码正数代码通光孔径类型0无None1环形孔径Circularaperture2环形挡光Circularobscuration3星形Spider4长方形孔径Rectangularaperture5长方形挡光Rectangularobscuration6椭圆孔径Ellipticalaperture7椭圆挡光Ellipticalobscuration8自定义孔径Useraperture9自定义挡光Userobscuration10浮动口径Floatingaperture例子APTP3=1ATYP,__AL用途用来设定系统光圈的类型和值语法结构ATYP=code__AL=new_value说明这两个关键字是用来设定系统光圈的类型和值光栏类型用下列代码来定义系统光圈类型代码光圈类型代码入瞳直径(Entran__PupilDiameter)0像空间F/#(I__geSpa__F/#)1物空间数值孔径(O__ectSpa__NumericalAperture)2通过光栏尺寸浮动(FloatByStopSize)3例子!SettheEPDtobe35ATYP=0__AL=
35.0BEEP用途产生可以听见的嘟嘟声语法结构BEEP说明当运算结束或者需要输入时用这条命令来提醒用户CLOSE用途关闭前面用OPEN命令打开的ASCII码文件语法结构CLOSE说明参见关键字OPEN的说明CLOSEWINDOW用途禁止显示默认输出窗口语法结构CLOSEWINDOW说明CLOSEWINDOW用来使ZPL宏指令进入“安静”模式如果宏指令中的任何一行中有关键字CLOSEWINDOW,那么通常在宏指令执行结束时显示的文本窗口将不再显示CLOSEWINDOW对宏指令的执行不产生任何其他影响COLOR用途用来设定图表功能中的线条和文字的墨水颜色语法结构COLOR(n)说明n的值必须是整数如果自变量是0,颜色被设成黑色否则,由这个整数决定的颜色将用在所有后面出现的图表模式中的线条和文字12种有效颜色加上黑色,用数字0-12表示ZE__X通常用不同的颜色来表示不同的视场和波长;如颜色1表示视场1或者波长1,等等CONI用途CONI用来设定表面的二次曲线常数语法结构CONIsu_____=new_value说明这两个关键字需要两个表达式,一个用来指定表面编号,另一个用来定义一个新的数值求出表达式su_____的值,然后取整,用这个整数来作为表面编号如果这个表面编号小于0或者大于表面的数量,那么这条命令将被略过否则,求出表达式new_value的值,然后赋值例子CONI1=-1相关关键字UPDATECURV用途CURV用来设定表面的曲率语法结构CURVsu_____=new_value说明这两个关键字需要两个表达式,一个用来指定表面编号,另一个用来定义一个新的数值求出表达式su_____的值,然后取整,用这个整数来作为表面编号如果这个表面编号小于0或者大于表面的数量,那么这条命令将被略过否则,求出表达式new_value的值,然后赋值例子CURV3=-CURV4+.001相关关键字UPDATEDELETE用途从电子表格中删除表面语法结构DELETEn说明n这个值必须是一个整数表达式参见INSERT例子DELETE5DELETEi+2*jEDVA用途设定表面的特别数据语法结构EDVAsurfed_valuenew_value说明表达式surf指明要修改的表面表达式ed_value的值必须是与一个特殊数据值的位置对应的整数,有关表面的特殊数据值的内容可参见“表面类型”一章求出表达式new_value的值,用来作为该表面特殊数据的更新值例子EDVA56x+yEND参见GOSUMFINDFILE用途用来查找储存在磁盘里的文件名语法结构FINDFILETEMPNAME$FILTER$说明这个关键字需要两个表达式,一个用来指定存放文件名的字符串变量,另一个用来指定包含“筛选器”字符串的字符串变量这个筛选器字符串通常用来指定路径名和与想得到得文件类型相符合的通配符见下面的例子FINDFILE对于要列出一个目录下所有的某一类型的文件或者分析大量类似的镜头文件是很有用的,只要调用一个带有不同筛选器的FINDFILE语句,然后再调用带有原始筛选器名的FINDFILE语句每次调用一个带有新筛选器的FINDFILE语句,都将复位返回这个筛选器遇到的第一个文件例子FILTER$=“C:\ZE__X\*.ZMX”PRINT“ListingofallZE__Xfilesin”FILTER$FINDFILETEMPFILE$FILTER$LABEL1IfSLENTEMPFILE$PRINTTEMPFILE$FINDFILETEMPFILE$FILTER$GOTO1ENDIFPRINT“Nomorefiles.”FLDXFLDYFWGTFVDXFVDYFVCXFVCY用途FLDX和FLDY用来改变指定的视场点FWGT用来改变视场的权重FVDX和FVDY用来改变x和y的渐晕偏心因子FVCX和FVCY用来改变x和y的渐晕压缩因子语法结构FLDXfieldnumber=new_valueFLDYfieldnumber=new_valueFWGTfieldnumber=new_valueFVDXfieldnumber=new_valueFVDYfieldnumber=new_valueFVCXfieldnumber=new_valueFVCYfieldnumber=new_value说明这些关键字需要两个表达式,一个用来指定视场编号,另一个用来定义一个新的值求出表达式fieldnumber的值,然后取整,用这个整数来作为视场编号如果视场编号小于1或者大于视场的数量,那么这条命令被略过否则,求出表达式new_value的值,再赋值因为视场值的改变会影响光线坐标和表面的半口径,所以建议再改变任何视场设定后执行以下UPDATE命令例子FLDX1=
0.0FLDY1=
12.5FWGT1=
1.0相关函数FLDX,FLDY,FWGT,__XF,FTYP,FVDX,FVDY,FVCX,FVCY相关关键字UPDATE,FTYPFOR,NEXT用途关键字FOR和NEXT定义了一个程序块,这个块将在一个循环里执行指定次数语法结构FORvariable=start_valuestop_valueincrementStatements…NEXT说明关键字FOR标志着一组要多次执行的语句的开始FOR需要一个变量作为计数器(不一定要是整数)来说明计数器的起始值、终止值和增量关键字NEXT标志着这组语句的结束FOR-NEXT循环可以嵌套FOR语句和NEXT语句的数量必须一样多在到达FOR语句之前,关于循环开始、终止和增量的表达式的值就已经被求出来,并保存起来甚至当确定这些值的表达式中含有一些在程序块中其值要改变的变量时,终止值和增量也不再重新计算这些值在FOR循环开始使用时才有效如果开始值和终止值一样,循环体正好执行一次;如果开始值小于终止值,直到计数器变量大于终止值循环体才停止执行;如果开始值大于终止值,直到计数器变量小于终止值循环体才停止执行例子FORi=1251PRINTiNEXTj=5k=0FORi=jj+52k=i+j+kNEXTFOR__T用途为后面的PRINT语句规定数值精度格式语法结构FOR__Tm.n[EXP]说明整数m和n被一个小数点隔开m是指要打印的总的字母个数,这些字母中的一些可能是空格n是指小数点后的位数因此,FOR__T
8.4将使后面的PRINT语句打印出小数点后面带有4位数字的8个字母FOR__T.5将使PRINT语句显示5个小数位,总的位置数是任意的FOR__T只会影响PRINT语句的数值输出如果一个数值太大了,不在m个数字位之内,那么FOR__T语句的m部分将被忽略在符号m.n后的可选择的关键字EXP规定了是否使用指数形式例子x=
1.123FOR__T
12.0PRINT“Anintegerportion=”xFOR__T
12.8PRINT“Adeci__lportion=”xFOR__T
12.8EXPPRINT“Exponentialnotation=”xFTYP用途FTYP用来使视场类型在角度(以度表示)、物高和像高三者之间转变语法结构FTYP=new_value说明表达式new_value的值必须是
0、
1、2或3之中的一个如果值是0则表示视场类型是角度以度表示,1则表示是物高以镜头长度单位表示,2则表示是理想像高以镜头长度单位表示,3则表示是实际像高以镜头长度单位表示视场类型的设定不会改变视场大小,因此也不用使系统更新不论视场类型什么时候被改变,视场大小通常都是用关键字FLDX和FLDY来调整相关函数FLDX,FLDY,FWGT,__XF相关关键字UPDATE,FLDX,FLDY,FWGTGDATE用途GDATE用来将镜头文件名下的当前日期放到用户自定义图表界面中的文本框中语法结构GDATE说明GDATE主要用来使你自定义的图表看起来像其他的ZE__X图表例子参见GRAPHICS部分GETEXTRADATA用途从特殊数据编辑界面中得到特殊数据值,并把它放到向量组变量(VEC
1、VEC
2、VEC3或VEC4)中的一个里语法结构GETEXTRADATAvector_expressionsu______expression说明数据将被储存在指定的VECn数组变量中例如,如果命令GETEXTRADATA1,5被执行,那么表面5的特殊数据将被储存在VEC1中数据将用如下的格式来储存,这里每行的第一个数字是指数组中的位置0向量中特殊数据值的个数1第一个特殊数据n第n个特殊数据有关特殊数据值的叙述请参见“表面类型”一章GETGLASSDATA用途从当前的玻璃库中得到任意一种玻璃的数据,并把它放到向量组变量(VEC
1、VEC
2、VEC3或VEC4)中的一个里语法结构GETGLASSDATAvector_expressionglass_number说明数据将被储存在指定的VECn数组变量中例如,如果命令GETGLASSDATA1,32被执行,那么第32号玻璃的数据将被储存在VEC1中玻璃的编号可用函数GNUM得到数据将用如下的格式来储存,这里每行的第一个数字是指数组中的位置0向量中数据值的个数1公式编号1代表Schott,2代表Sellmeier1,3代表Herzberger,4代表Sellmeier2,5代表Conrady2MILNUM3Nd4Vd5-30到+70摄氏度时的热膨胀系数6+70到+300摄氏度时的热膨胀系数7密度(以克/立方厘米为单位)8与正常线之间的偏离值Pgf9最小波长10最__长11-16相对部分色散常数(它的值与计算公式有关)17-22热色散常数GETMTF用途计算当前载入的镜头文件的子午和弧矢MTF、实部、虚部、相位或者方波响应曲线等的值,并把这些值存放在向量组变量(VEC
1、VEC
2、VEC3或VEC4)中的一个里语法结构GETMTFfreqw__efieldsamplingvectortype说明自变量freq是指要求的以线对/毫米为单位的空间频率,如果这个频率小于0或者大于截止频率,GETMTF返回0自变量w__e是指计算中使用的波长编号相对应的整数,0说明采用全部波长进行计算自变量field必须是在1到最大视场编号之间的一个整数,它的值指定了使用的视场自变量sampling可以是1(32*32),2(64*64),3(128*128),等等……,一直到2048*2048自变量vector必须是1到4之间的整数,它规定了这些数据将被储存在哪个向量组里自变量type是指数据类型1代表MTF,2代表实部,3代表虚部,4代表相位(以度表示),5代表方波MTF如果任何一个自变量超出了规定的有效取值范围,那么将用取值范围内最接近的一个数值来代替它数据将被以下面的格式返回到一个向量组中数组位置0子午响应曲线;数组位置1弧矢响应曲线例子!这个宏指令计算当前载入镜头在30lp/mm处、采用全部波长、在最大规定视场处、网格密度为32*32(sampling=1)时的TS曲线,数据将被存放在向量组1中,下面就是的到该数据的全部语句GETMTF300NFLD111PRINT“Tangentialresponse:”vec10PRINT“Sagittalresponse:”vec11GETPSE用途计算当前载入镜头文件的衍射的点扩散分布函数,并把这些数据存放在向量组变量(VEC1,VEC2,VEC3或VEC4)中的一个里语法结构GETPSEw__efieldsamplingvector说明自变量w__e是指与计算时使用的波长编号相对应的整数,0说明采用全部波长进行计算自变量field必须是在1到最大视场编号之间的一个整数,它的值指定了使用的视场自变量sampling可以是1(32*32)、2(64*64)、3(128*128)、等等……,一直到2048*2048自变量vector必须是1到4之间的一个整数,它规定了这些数据将被存放在哪个向量组里如果任何一个自变量超出了规定的有效取值范围,那么将用取值范围内最接近的一个数值来代替它数据将被以下面的格式返回到一个向量组中数组位置0在向量组中PSF数据点的总的数目通常,这个数为4*n*n,这里n是采样尺寸(32,64,等等)例如,如果采样密度是2,那么瞳孔采样尺寸是64*64,在向量中将有128*128或者16384个数值这里每个数值需要8位空间,或者说总共需要131kb空间如采样密度为1024则至少需要8Mb空间来存放向量组;如果采样密度再高,则需要64Mb或者更多的空间来计算PSF位置0也能返回返回其他数值,如错误信息代码如果位置0的数值为0,则说明计算失败;如果为-1,则说明向量组太小,容纳不下所有的数据,使用关键字SETVECSIZE使数组增大;如果为-2,则说明系统内存太小,不能计算这个PSF数据数组位置1用4*n*n空间把PSF数据的强度保存下来,并将之归一化第一个2n的值代表第一行,从-x到+x扫描;接下来的2n的值代表其他行,从+y到-y扫描数组位置4*n*n+1保存了各个数值点之间的间隔(以微米表示)例子!这个宏指令将计算当前载入镜头采用全部波长、在第一视场处、网格密度为32*32(sampling=1)时的PSF,数据将被储存在vector1中SETVECSIZE4500GETPSF0111Np=vec10IFnp==0PRINT“PSFComputationaborted.”GOTO1ENDIFIFnp==-1PRINT“SETVECSIZEtoo__allforPSFdata.”GOTO1ENDIFIFnp==-2PRINT“NotenoughsystemRAMforPSFdata.”GOTO1ENDIFPRINT“Thereare”np“datapointsspa__d”vec1np+1“micronsapart”LABEL1GETSYSTEMDATA用途得到大部分特定的系统数据,如有效焦距、工作F/#、照度分布因子和其他一些与特定面无关的数据并把这些数据存放在向量组变量(VEC1,VEC2,VEC3或VEC4)中的一个里语法结构GETSYSTEMDATAvector_expression说明这些数据被储存在指定的数组变量VECn中例如,如果命令GETSYSTEMDATA1被执行后,这些系统数据将被存放在VEC1中数据将用如下的格式来储存,这里每行的第一个数字是指数组中的位置0向量中系统数据的个数1光圈值2照度分布因子3照度分布类型(0均匀分布;1高斯分布;2正切分布)4使用Env数据(如果用则为1,不用则为0)5以摄氏度表示的温度(仅当使用Env时有效)6以大气压表示的压力(仅当使用Env时有效)7有效焦距8像空间F/#9物空间数值孔径10工作F/#11入瞳直径12入瞳位置13出瞳直径14出瞳位置15理想像高16理想放大率17角放大率18总长度19使用光线定位(如果用则为1;不用则为0)20光瞳x移位21光瞳y移位22光瞳z移位23光栏数值GETVARDATA用途得到当前所有优化变量的数量、类型和值,并把这些数据存放在向量组变量(VEC1,VEC2,VEC3或VEC4)中的一个里语法结构GETVARDATAvector说明这些数据将被储存在指定的数组变量VECn中例如,如果命令GETVARDATA1被执行,那么数据将被存放在VEC1中数据将用如下的格式来储存,这里每行的第一个数字是指数组中的位置0n,变量的个数1第一个变量的类型代码2第一个变量的参数编号3第一个变量的对象编号4第一个变量的值5*q-4第q个变量的类型代码5*q-3第q个变量的参数编号5*q-2第q个变量的对象编号5*q-1第q个变量的值等等……整数q从1到n,这里n是变量的个数如果n为0,则没有有效数据返回在数组0位置的数n的值总是有效的变量的类型代码将在下表中说明,表面编号、参数编号、对象编号的值可能与变量有关,也可能无关GETVARDATA类型和id代码变量类型类型代码表面编号参数编号对象编号曲率1表面#——厚度2表面#——二次曲线常数3表面#——折射率4表面#——阿贝常数5表面#——相对部分色散△PgF6表面#——膨胀系数7表面#——参数值8表面#参数#—特殊数据值9表面#特殊数据#—多重结构操作数值10操作数#结构#—不连续对象位置x坐标11表面#—对象#不连续对象位置y坐标12表面#—对象#不连续对象位置z坐标13表面#—对象#不连续对象x方向倾斜14表面#—对象#不连续对象y方向倾斜15表面#—对象#不连续对象z方向倾斜16表面#—对象#不连续对象参数17表面#参数#对象#GETZERNIKE用途计算当前载入的镜头文件的泽尼克边缘系数,并把这些数据存放在向量组变量(VEC1,VEC2,VEC3或VEC4)中的一个里语法结构GETZERNIKE__xorderw__efieldsamplingvector说明自变量__xorder可以是1到37之间的任意一个值,它与要求的最高的泽尼克边缘限制有关自变量w__e和field是波长和视场编号对应的整数值自变量sampling的值规定了适合该系数的网格的尺寸,sampling可以是1(32*32)、2(64*64)、3(128*128)等等……,一直到2048*2048自变量vector必须是1到4之间的整数,它规定了这些数据将被存放在哪个向量组里如果任何一个自变量超出了规定的有效取值范围,那么将用取值范围内最接近的一个数值来代替它这些数据将以下列格式返回到一个向量组里数组位置1波形的最高点;数组位置2光程差为0时的均方根(这个值没有实际意义,但可供参考);数组位置3主光线的均方根;数组位置4像中心的均方根;数组位置5变化量;数组位置6斯特列尔变化率;数组位置7均方根错误;数组位置8最大错误余下的数组位置由实际的泽尼克系数数据组成,泽尼克数据1在数组位置9,泽尼克数据2在位置10,等等例子!这个宏指令计算了当前载入的镜头在波长
1、视场
1、网格密度为32*32(sampling=1)处时的前面37个泽尼克边缘系数这些系数将被存放在向量1中先得到这些数据GETZERNIKE37,1,1,1,1!现在还不能输出FOR__T
16.6PRINT“PeaktoValley:”vec11PRINT“RMStochief:”vec13PRINT“RMSto__ntroid:”vec14PRINT“Varian__:”vec15PRINT“Strehlratio:”vec16PRINT“RMSFitError:”vec17PRINT“__ximumFitError:”vec18i=1label1FOR__T
2.0PRINT“Zernike#”i“=”FOR__T
16.6PRINTvec18+ii=i+1IFI38THENGOTO1PRINT“AllDone!”GLAS用途GLAS是用来设定表面的玻璃类型语法结构GLASsu_____=glass_numberGLASsu_____=glass$说明这个关键字需要两个表达式,一个用来指定表面编号,另一个定义玻璃编号如果玻璃编号是-1,则玻璃类型设成“平面镜”;如果玻璃编号是0,则玻璃类型为空格或者统一的折射率;否则玻璃编号必须是1到由__XG返回的数值之间的一个数GLAS也承认包含所要求的玻璃名称的字符串变量,如“BK7”例子GLAS3=__XGA$=“BK7”GLAS4=GNUMA$GLAS4=A$相关关键字UPDATEGLENSNAME用途GLENSNAME将使当前的镜头名放在文本框或者用户自定义的图表窗口的左上角语法结构GLENSNAME说明GLENSNAME主要是用来使你定义的图表看起来与其他的图表一样例子参见GRAPHICS部分GOSUB、SUB、RETURNandEND用途这四个关键字是一起用来定义和调用ZPL宏指令文件中的子程序的每个关键字都有其特殊的用途GOSUB指引程序流程到自定义的子程序;SUB用来定义子程序名,同时也象征子程序体的开始;RETURN象征着程序将在最近的GOSUB命令出现的地方继续执行;END象征着程序将立即停止语法结构参见例子部分中的结构范例说明每个ZPL宏指令文件都可以有不超过50个的子程序每个子程序都必须用RETURN语句来终止,在一个子程序体中只能有一个返回语句如果定义了子程序,那么至少必须有一个END语句用来象征主程序体的结束,主程序体必须在文件的顶部在一个宏指令中可以使用不超过50个的“嵌套级”例如,如果子程序ABC调用了子程序XYZ,那么嵌套级为2;如果子程序XYZ又调用了子程序DEF,那么嵌套级为3在ZPL中所有的变量都是全局变量,任何一个在子程序中使用或定义的变量,在主程序中同样继续存在例子x=1y=2GOSUBaddPRINT“thesumof”,x“and”y“is”zENDSUBaddz=x+yRETURNGOTO用途通常,每个程序行都将依次执行下去但GOTO允许程序在任意一点继续执行GOTO一般使用在带有LABEL命令的程序中语法结构GOTOlabel_numberGOTOtext_label说明在程序中必须有一个带有相关label_number或者text_label的LABEL命令,否者程序将产生错误例子LABEL1x=RAND10IFx=5THENGOTO1PRINT“Xisgreaterthan
5.”GRAPHICS用途创建一个标准的ZE__X图表界面,这个界面中带有作为副标题的刻度行语法结构GRAPHICSGRAPHICSOFF说明如果GRAPHICS被单独定义,那么将产生一个标准的ZE__X图表窗口所有后面出现的图表命令将被发送到这个新建窗口中GRAPHICSOFF将关闭现有打开的图表窗口,然后显示这个关闭的窗口例子GRAPHICSxmx=x__xxmn=xminymx=y__xymn=yminxwidth=xmx-xmnywidth=ymx-ymnxleft=xmn+.1*xwidthxrigh=xmn+.9*xwidthytopp=ymn+.1*ywidthybott=ymn+.7*ywidthLINExleftytoppxrighytoppLINExrighytoppxrighybottLINExrighybottxleftybottLINExleftybottxleftytoppGTITLE“theraininspainfalls__inlyontheplain”GLENSNAMEGDATEGTEXTxmx/2ymx/20“startthistextinthe__nter.”GTEXT__NTymx*.05“__nterthistextnearthetop.”GTEXTxmx*.05ymx*.7590“pla__meverticallynearleftedge.”GTEXTxmx*.15ymx*.6830“orientmeat30degrees.”GRAPHICSOFF产生的图表显示如下图1GTEXT用途GTEXT用用户自定义文字作为图表块的标注语法结构GTEXTxyangleuser_textGTEXTxyangleA$说明坐标x和y指的是文字字符串显示的地方的左下角位置,“user_text”既可以是提供的字符串常量,也可以是字符串变量名angle规定了文字相对于图表框是如何旋转的,它的默认值是0(水平)也可参见SETTEXTSIZE例子参见GRAPHICS部分GTEXT__NT用途GTEXT用用户自定义文字作为图表块的中心标注语法结构GTEXT__NTyuser_text说明坐标y是指文字字符串user_text的垂直位置也可参见SETTEXTSIZE例子参见GRAPHICS部分GTITLE用途除了文字需要被指定外,GTITLE的其他部分和GTEXT类似,GTITLE指定的文字显示在图表的标题栏的中心GTITLE有利于使你定义的ZPL图表看起来像标准的ZE__X图表语法结构GTITLEuser_text说明GTITLE主要用来使你定义的图表与其他ZE__X图表看起来一样例子参见GRAPHICS部分HAMMER用途调用锤形优化法则使用当前评价函数来优化当前镜头语法结构HAMMERHAMMERnumber_of_cycles说明如果没有提供自变量,那么锤形优化运行1圈;如果提供了一个自变量,那么这个自变量必须是1到99之间的一个整数,且锤形优化法则将运行指定的圈数相关函数MFCN例子PRINT“Startingmeritfunction:”MFCNHAMMER3PRINT“Endingmeritfunction:”MFCNIF-THEN-ELSE-ENDIF用途IF提供了条件程序的执行和分支语法结构IFexpressionstatementsELSEstatementsENDIF或者IFexpressionTHENstatement说明IF-ELSE-ENDIF结构被用来选择执行跟在IF语句后面的语句群或者跟在ELSE语句后面的语句群,但不能全部执行如果表达式的值为0则认为它是假的,否则则认为它是真的这个表达式可以是任意一种有效的ZPL表达式类型,包括函数、变量、操作数和常量虽然ELSE语句是随意的,但IF语句必须与ENDIF成对出现IF-ENDIF语句对可以随意嵌套IF-THEN结构是单一指令的选择执行语句的简易形式如果指定了一个THEN关键字,那么IF语句被终止,而且不需要ENDIF语句IF-THEN结构不支持ELSE关键字例子x=1y=2IFxyPRINT“xislessthany.”ELSEIFx==yTHENPRINT“xequalsy.”IFxyTHENPRINT“xisgreaterthany.”ENDIFINPUT用途INPUT提供了一种在宏指令运行时提示用户输入数值或文本数据的方法语法结构INPUT“PromptString”variableINPUTvariableINPUT“PromptString”string_variableINPUTstring_variable$说明variable必须是有效的变量名如果变量名是一个字符串变量,那么输入的内容将被认为是文字字符串;否则则认为是数值如果没有提供提示字符串,那么INPUT命令将使用一个“?”提示符提示符一直显示在屏幕上,而且输入的内容总是只从键盘键入例子INPUT“Entervalueforx:”xPRINT“X=”xINPUT“EnteravalueforA$:”A$PRINTA$INSERT用途INSERT在电子表格中插入一个新的表面语法结构INSERTn说明n必须是一个整数表达式的值也可参见DELETE和SURFTYPE例子INSERT5INSERTi+2*jLABEL用途LABEL为GOTO命令提供目标,详细内容参见“GOTO”部分语法结构LABELlabel_numberLABELtext_label说明label_number必须是一个大于0的整数,如1或7如果使用文字标记,那么它不能包括空格和其他一些用作分隔符的特殊符号LABEL本身对程序流程没有影响例子LABEL7LABELstartoverLINE用途LINE是图表显示中的简单的画直线的函数语法结构LINEoldxoldynewxnewy说明LINE将求出四个表达式的值,并画出指定点的连线坐标系是指当前图表框架,而且被限定在由XMIN、YMIN、X__X和Y__X指定的边界内虽然仅只有整数像素值才可被准确划分,但LINE也接收实数值作为其自变量,并把这实数坐标值四舍五入,取与其最接近的整数值LINE仅在图表模式中才有效线的颜色由当前的墨水颜色控制,而墨水颜色则用关键字COLOR指定例子参见GRAPHICS部分LOADCATALOG用途为当前载入的镜头重新载入玻璃及其存在的目录语法结构LOADCATALOG说明当镜头被载入时,如果它的一些相关的玻璃目录和数据文件,包括文件COATING.DAT,还没有被载入,那么它们将被自动载入然而,如果这些目录已被修改过了,也许是被ZPL宏指令自己改的,那么可能要用关键字LOADCATALOG来强制重新载入这些目录除非COATING.DAT和玻璃AGF目录文件被修改过了,否则从当前的ZE__X方案开始设计以来都不会使用这个关键字LOADLENS用途从磁盘中载入一个新的镜头文件来取代当前内存中的镜头文件语法结构LOADLENS“filename”[appendflag]LOADLENSfile$[appendflag]说明LOADLENS将从磁盘中载入一个新的镜头文件如果文件名中包含完整的路径,如C:\MYDIR\MYLENS.ZMX,那么指定的文件将被载入;如果没有路径,那么将使用默认路径作为镜头的路径(参见文件菜单一章中环境下的内容)如果appendflag的值为0或者没有appendflag那么LOADLENS只简单地载入文件;如果appendflag的值大于0,那么文件被加到由appendflag的值指定的表面的后面例子LOADLENS“COOKEZMX”相关关键字S__ELENSLOADMERIT用途从磁盘中载入一个评价函数文件来取代当前的评价函数语法结构LOADMERIT“filename”LOADMERITfile$说明LOADMERIT将从磁盘中载入一个新的评价函数如果文件名中包含完整的路径,如C:\MYDIR\MYLENS.MF,那么指定的文件被载入;如果没有路径,那么将使用默认路径作为镜头的路径(参见文件菜单一章中参数选择下的目录)NEXT参见FORNUMFIELD用途设置定义的视场的数目语法结构NUMFIELDexpressionNUMW__E用途设置定义波长的数目语法结构NUMW__EexpressionOPEN用途打开一个现有的ASCII数值文本文件,让READ命令读入数据语法结构OPEN“filename”OPENA$说明指定的文件名必须是提供的有效文件,或者包含文件名的字符串变量参见关键字READ和CLOSE通常在读完所有的数据后才关闭文件例子PRINT“Readingthedouble-columnfileTEST.DAT!”OPEN“TEST.DAT”READx1y1READx2y2READx3y3CLOSEOPTIMIZE用途调用优化法则来用当前评价函数优化当前镜头语法结构OPTIMIZEOPTIMIZEnumber_of_cycles说明如果没有提供自变量,那么优化在“自动”模式下运行,当运算法则探测到这个过程已在聚集在一点时优化结束如果提供了自变量,它必须是0到99之间的整数值,优化法则将运行指定圈数相关函数MFCN例子PRINT“Startingmeritfunction:”MFCNOPTIMIZEPRINT“Endingmeritfunction:”MFCNOPTRETURN用途通过使用优化操作数ZPLM返回数值给优化法则语法结构OPTRETURNdatafield=result说明OPTRETURN采用两个由等号隔开的自变量表达式datafield的值必须在0到50之间datafield是指存放表达式result的值的数组位置OPTRETURN的唯一的目的是使在ZPL宏指令中计算出的值可以被最优化优化操作数ZPLM必须使用在评价函数中来调用ZPL宏指令,再用OPTRETURN得到返回的值详细内容参见“优化”一章例子x=SQRTTHIC3+RADI5OPTRETURNj=x+5OUTPUT用途指定文本输出的目的地即可以输出到屏幕上,也可以输出到文件中语法结构OUTPUTSCREENOUTPUT“filename”OUTPUT“filename”APPENDOUTPUTA$OUTPUTA$APPEND说明如果单独定义了OUTPUTSCREEN,那么后面执行的PRINT语句将直接输出内容到屏幕上;如果提供了一个有效地文件名,那么后面执行的PRINT语句将输出内容到该文件名指定的文件中为了关闭先前创建的文件,可使用OUTPUTSCREEN,它将直接将后面的PRINT的内容输出到屏幕上;SHOWFILE将关闭这个文件,并把它发送到作为屏幕显示的文本阅览程序中;PRINTFILE将关闭这个文件,并将它再当前定义的打印设备上打印出来如果有关键字APPEND跟在文件名后面,那么后面输出的内容将被加在这个文件的后面否则,这个文件的内容将被覆盖例子OUTPUT“x.___”PRINT“Thiswillnotappearonthescreenbutinthefilex.___.”OUTPUTSCREENPRINT“Thiswillappearonthescreen.”OUTPUT“x.___”APPENDPRINT“Thiswillappearafterthefirstlineinthefilex.___.”相关关键字CLOSE,OPEN,SHOWFILE,PRINTFILEPARn用途PARn用来设定表面编号的第n个参数这个参数值在“表面类型”一章中已详细说明每种表面模型都使用了0到8个参数值语法结构PAR1su_____=new_valuePAR8su_____=new_value说明这个关键字需要两个表达式,一个用来指定表面编号,另一个用来定义一个新的值求出表达式su_____的值,取整后得到表面编号如果表面编号小于0或者大于表面数,则这条命令将被略过否则,求出表达式new_value的值,再将之赋值注意,PARn是指8个不同的命令PAR1,PAR2,……,PAR8例子PAR11=250相关关键字UPDATEPARAXIAL用途用来控制对于近轴光线或者实际光线是否使用光线定位语法结构PARAXIALONPARAXIALOFF说明当前的近轴模式可以通过调用一个函数PMOD来建立,如果近轴模式关闭则函数返回0,否则则返回1可用这个特点被来选择是用实际光线还是用近轴光线进行光线追迹某些计算,如畸变测量,和计算一些第一顺序特性,如有效焦距,需要用近轴光线进行追迹例子mode=PMODEIFmodeTHENPRINT“Paraxialmodeison!”IF!modeTHENPRINT“Paraxialmodeisnoton!”PARAXIALONPRINT“Nowparaxialmodeison!”PRINT“Restoringoriginalmode…”IF!modeTHENPARAXIALOFFPAUSE用途暂停程序执行,并且显示状态信息语法结构PAUSEPAUSExPAUSE“Readytocontinue…”PAUSEx+SQRT5说明当关闭图表窗口时,这个特性将被自动调用PIXEL用途在当前的图表窗口中打开一个像素点语法结构PIXELxcoordycoord说明这个特性有利于制作点列图POLDEFINE用途为后面的POLTRA__命令定义输入的偏振状态语法结构POLDEFINEExEyPhaxPhay说明关键字POLDEFINE被用来为后面的偏振光追迹定义输入的偏振状态POLDEFINE需要两个规格化的电场强度Ex和Ey,同样需要X和Y方向的相位角(以度为单位)默认值分别是0,1,0,0偏振状态一旦被定义,它将一直保持到其被改变为止例子POLDEFINE
2.
02.
045.0-
66.0相关关键字POLTRA__POLTRA__用途调用ZE__X偏振光追迹程序去追迹通过当前系统的特殊光线语法结构POLTRA__HxHyPxPyw__elengthvecsurf说明表达式Hx和Hy必须在-1到1之间取值,它们代表归一化的对象坐标瞳孔坐标由表达式Px和Py指定,它们也必须在-1和1之间取值有关归一化坐标的更多内容请参见“约定和定义”一章中的“归一化的视场和光瞳坐标”部分表达式w__elength的值必须是1到最大定义波长数之间的整数表达式vec的值必须是1到4之间的整数,包括1和4表达式surf的值必须是1到最大表面数之间的整数,包括这两个数光线输入的偏振状态由关键字POLDEFINE定义某条光线一旦被追迹,这条光线的偏振数据将被存放在由表达式vec指定的向量变量中例如,如果命令“POLTRA__Hx,Hy,Px,Py,w,2,n”被执行,那么数据将被存放在VEC2中数据以下面所述的格式储存,这里每行的第一个数字是指数组位置0n,输入数组的数据个数1在通过指定表面后光线的强度2电场强度E的x分量,实部3电场强度E的y分量,实部4电场强度E的z分量,实部5电场强度E的x分量,实部6电场强度E的y分量,实部7电场强度E的z分量,实部8反射光中S偏振光的振幅,实部9反射光中S偏振光的振幅,虚部10透射光中S偏振光的振幅,实部11透射光中S偏振光的振幅,虚部12反射光中P偏振光的振幅,实部13反射光中P偏振光的振幅,虚部14透射光中P偏振光的振幅,实部15透射光中P偏振光的振幅,虚部如果数组位置0的值为0,则将产生一个错误,而且偏振数据是无效的当指定的光线不能被追迹时将会产生这种情况要摘录扩展错误信息可参见RAYTRA__命令例子POLDEFINE0100POLTRA__0100PW__1NSURPRINT“Tran__issionofchiefrayatpri__ryw__elengthis”vec11相关关键字POLDEFINE,RAYTRA__PRINT用途PRINT用来输出常量文本和变量数据到屏幕上或者文件里,这依赖于由关键字OUTPUT决定的当前状态语法结构PRINTPRINTxPRINT“Thevalueofxis”xPRINT“x=”x“x+y=”x+y说明单独的PRINT语句将打印一个空行带有一列文本自变量和表达式的PRINT语句将打印每个文本字符串(在双引号范围内)和每个表达式的数值PRINT语句使用由FOR__T指定的数值输出格式如果列表的最后一项后面跟着一个逗号,那么PRINT将不用回车号结束这一行例子x=3PRINT“Xequals”xPRINTFILE用途打印一个文本文件语法结构PRINTFILE“filename”PRINTFILENAME$说明filename必须是有效范围内的文件名或者包含有效文件名的字符串变量这个文件必须是ASCII码文件(由ZPL中的OUTPUT和PRINT语句创建的),同时必须在当前目录下即使没有执行CLOSE语句,PRINTFILE也将关闭这个文件例子OUTPUT“test.___”PRINT“Printthistotheprinter.”PRINTFILE“test.___”相关关键字OPEN,OUTPUT,CLOSE,PRINT,PRINTFILEPRINTWINDOW用途打印任何打开的图表和文本窗口语法结构PRINTWINDOWwinnum说明winnum的值必须是一个整数或者一个值为整数的表达式整数winnum对应于要打印的窗口编号当窗口被打开时,ZE__X将从1开始给它们顺序编号任何关闭的窗口将从窗口列表中删除,但余下的窗口不再重新编号在一个窗口被关闭后打开的窗口将使用可用的最小的窗口编号例子PRINTWINDOW5PW__用途设定主波长语法结构PW__w__elengthnumber说明求出表达式w__elengthnumber的值,把主波长设成这个指定的编号例子PW__1相关函数W__L,WWGT,PW__RADI用途RADI用来设定表面的曲率半径语法结构RADIsu_____=new_value说明这个关键字需要两个关键字,一个用来指定表面编号,另一个用来定义一个新的值求出表达式su_____的值,取整后用来得到表面编号如果这个表面编号的值小于0或者大于最大的表面数,那么这条命令将被略过否则,求出表达式new_value的值,并将之赋值例子RADIi+m=-1200相关关键字UPDATERAYTRA__用途调用ZE__X光线追迹程序去追迹通过当前系统的一条特殊光线语法结构RAYTRA__HxHyPxPyw__elength说明表达式Hx和Hy必须在-1到1之间取值,象征归一化的对象坐标瞳孔坐标由表达式Px和Py指定,它们也必须在-1到1之间取值有关归一化坐标的更多内容请参见“约定和定义”一章中的“归一化的视场和光瞳坐标”部分表达式w__elength为随意值,默认为主波长,但如果提供了这个值,这个值必须是1到最大定义波长数之间的整数一旦光线被追迹,那么这条光线的截取坐标和方向余弦将使用ZPL函数RAYX,RAYY,RAYZ,RAYL,RAYM和RAYN来确定如果在光线追迹过程中产生了错误,那么函数RAYE(对于RAY错误)将返回一个不是0的数如果RAYE为负数,则表明在编号为返回值的绝对值的表面上产生了全反射如果RAYE大于0,则光线没有到达该表面虽然对RAYE的检查是随意的,但如果RAYE不为0,则函数RAYX、RAYY、……,将返回无效的数值函数RANX、RANY和RANZ将返回截止表面的法线的方向余弦,函数OPDC返回光线的光程差函数RAYV返回光线被挡住的表面的编号,如果光线没被挡住则返回0返回的那些通过渐晕面的表面值不可能是准确的例子PRINT“Tracingthe__rginalrayatpri__ryw__elength!”n=NSURRAYTRA__0001y=RAYYnPRINT“Therayinter__ptis”yPRINT“Tracingthechiefrayat__ximumw__elength!”RAYTRA__0100NW__y=RAYYnPRINT“Therayinter__ptis”y相关关键字RAYTRA__XRAYTRA__X用途调用ZE__X光线追迹程序去追迹通过当前系统的一条特殊光线语法结构RAYTRA__Xxyzlmnsurfw__elength说明表达式xyzlmn定义了输入光线的位置和方向余弦表达式su_____必须是0和表面数减1之间的整数,包括这两个数表达式w__elength为随意值,默认为主波长,但如果提供了这个值,则必须是1到最大定义波长数之间的整数如果对象有无穷大的厚度,且参数surf为0,那么虽然光线仍在对象介质空间中定义,但是要假定输入坐标与第一面有关,而不是对象面否则ZE__X将不作任何更改而使用指定的坐标一旦光线被追迹,那么这条光线的截取坐标和方向余弦将使用ZPL函数RAYX,RAYY,RAYZ,RAYL,RAYM和RAYN来确定注意只有那些从第“surf”面后的表面中得到才有效一旦光线被追迹,那么这条光线的截取坐标和方向余弦将使用ZPL函数RAYX,RAYY,RAYZ,RAYL,RAYM和RAYN来确定如果在光线追迹过程中产生了错误,那么函数RAYE(对于RAY错误)将返回一个不是0的数如果RAYE为负数,则表明在编号为返回值的绝对值的表面上产生了全反射如果RAYE大于0,则光线没有到达该表面虽然对RAYE的检查是随意的,但如果RAYE不为0,则函数RAYX、RAYY、……,将返回无效的数值函数RANX、RANY和RANZ将返回截止表面的法线的方向余弦,函数OPDC返回光线的光程差函数RAYV返回光线被挡住的表面的编号,如果光线没被挡住则返回0返回的那些通过渐晕面的表面值不可能是准确的例子n=NSURRAYTRA__X0100010NW__y=RAYYnPRINT“Theinter__ptis”y相关关键字RAYTRA__READ用途从一个由OPEN命令读入的现已打开的ASCII码数值文本文件中读取数据语法结构READxREADxyREADxyzabcq说明ASCII码文件必须已经打开,详细内容参见关键字OPEN每个READ命令从文件中读入一行数据这行的第一个位置的数据存放到列出的第一个变量中,第二个位置的数据存放到列出的第二个变量中,依次类推因此,在READ语句中列出变量的个数应该与文本文件中的列数相配对文件中的数值数据应由空格隔开数据的类型是任意的,并在内部将其提升为双精度在一行中最多可以读入2000个字母列出的变量必须是有效的ZPL变量名通常在所有的数据都被读入后关闭文件参见函数EOFF例子PRINT“Readingthedouble-columnfileTEST.DAT!”OPENTEST.DATREADx1y1READx2y2READx3y3CLOSEREADSTRING用途从一个由OPEN命令读入的现已打开的ASCII码文本文件中读取数据语法结构READSTRINGA$说明这个ASCII码文件必须已经打开,详细内容参见关键字OPEN每个READ命令从文件中读入一行读入的整行数据被存放在列出的变量中这个列出的变量必须是一个有效的ZPL字符串变量名,这个变量名不必已被说明通常在所有的数据都被读入后关闭文件参见函数EOFF例子PRINT“ReadingthecontentsoffileTEST.DAT!”OPENTEST.DATREADSTRINGA$PRINTA$CLOSEREM.!说明REM用来指出这行的其余部分是注释语法结构REMtext!text说明这个惊叹号也用来象征注释如果命令REM和符号“!”在一行的开端,在任何空格、制表符或者其他字母之前,那么它们仅被认为是注释指示器任何其他用法将在运行时产生语法错误例子REManytextcanbepla__daftertheREMcom__nd.!anytextcanalsobepla__d!aftertheexcla__tionsymbol.RETURN参见GOSUBS__ELENS用途保存当前的镜头文件语法结构S__ELENS[“filename”]S__ELENSNEW$说明S__ELENS将把当前镜头文件保存到磁盘中当前内存中的镜头名也将被改变如果文件名已存在,那么镜头数据将被保存在当前文件名中例子S__ELENSS__ELENS“NEWCOPY.ZMX”S__ELENSNEW$相关关键字LOADLENSSDIA用途SDIA用来设定表面的半口径语法结构SDIAsu_____=new_value说明这个关键字需要两个表达式,一个用来指定表面编号,另一个用来定义一个新的值求出表达式su_____的值,取整后得到表面编号如果表面编号小于0或者大于表面数,则这条命令将被略过否则,求出表达式new_value的值,再将之赋值如果new_value的值是一个正数,则不管原来半口径的状态是什么,其状态都将变成“固定”如果new_value的值为负数,那么其状态将设成“自动”,它将再下次调用“UPDATE”时被更新例子SDIA5=SDIA4相关关键字UPDATESETAIM用途设定光线定位功能的状态语法结构SETAIMstate说明这个关键字需要一个数值表达式,它必须是0到2之间的整数表达式state是一个代码,0代表无光线定位关闭,1代表近轴光线参考,2代表实际光线参考例子SETAIM1SETCONFIG用途为多重结构(变焦)系统设置当前结构语法结构SETCONFIGconfignumber说明这个关键字需要一个数值表达式,它必须是1到最大结构数之间的整数求出表达式的值,取整后得到结构编号例子SETCONFIG4相关函数CONF,NCONSETNSCPARAMETER用途设置非连续元件系统编辑界面中的任何对象的参数值语法结构SETNSCPARAMETERsu_____o__ectparametervalue说明这个关键字需要3个数值表达式,它们的值是一个整数,分别指定非连续元件系统的表面编号、对象编号和参数编号第四个自变量是为指定参数而定义的新值例子SETNSCPARAMETER4215newp15value相关函数NPOS,NPAR相关关键字SETNSCPOSITIONSETNSCPOSITION用途设置非连续元件系统编辑界面中任何对象位置的x坐标y坐标z坐标或者x倾斜y倾斜z倾斜语法结构SETNSCPOSITIONsu_____o__ectcodevalue说明这个关键字需要3个数值表达式,它们的值是一个整数,分别指定非连续元件系统的表面编号、对象编号和一个代码这个代码为1到6,分别代表x坐标y坐标z坐标或者x倾斜y倾斜z倾斜第四个自变量是为指定位置而定义的新值例子SETNSCPOSITION422newyvalue相关函数NPOS,NPAR相关关键字SETNSCPARAMETERSETOPERAND用途将评价函数编辑界面中任意一行或者一列设成某一数值语法结构SETOPERANDrowcolvalue说明这个关键字需要2个数值表达式,它们的值是整数,分别指定评价函数编辑界面中的行和列整数col是1则代表操作数类型;2代表int1;3代表int2;4-7代表Hx-Py;8代表目标值;9代表权重注意实际值和贡献百分数不能直接设定,只能计算得出例子SETOPERAND18tarvalue相关函数MFCN,OPERSETTEXTSIZE用途改变由命令GTEXT写下的字符的大小语法结构SETTEXTSIZExsizeysize说明这个两个由代表字符大小的自变量是指图表屏幕宽度的分数例如,默认的文本尺寸是70,40,这意味着每个字符大小是图表屏幕宽度的1/70,以及屏幕高度的1/40不带自变量则使文本尺寸恢复回默认值例子!使文本尺寸是默认值的两倍SETTEXTSIZE3520!使文本尺寸恢复回默认值SETTEXTSIZESETTITLE用途设置镜头的标题,它通常将在所有的图中显示出来语法结构SETTITLEA$SETTITLE“Hereisthelenstitle”SETUNITS用途设置当前的镜头长度单位语法结构SETUNITScode说明这个关键字需要一个数值表达式,它的值必须是0到3之间的一个整数这个代码是0则代表毫米1代表厘米2代表英寸,3代表米这个功能不能以任何方式缩放或者转变镜头数据,它只能改变镜头的指示数据是如何表达的例子SETUNITS0SETVAR用途改变用来优化的变量的状态语法结构SETVARsu______expressionVARCODEstatus_expression说明自变量su______expression的值必须是0到最大表面数之间的整数,否则将产生一个错误su______expression决定了哪个表面将被设成变量VARCODE必须是下列ASCII记忆码之一R代表曲率半径T代表厚度C代表二次曲线系数Pn代表参数nEn代表特殊数据值n如果status_expression的值是0,那么这个表面的变量状态被设成与优化无关否则,这个值被设成可变的例子SETVARj+3R1SETVAR5P60SETVARsurfk+2E06statusSETVECSIZE用途改变数组VEC
1、VEC
2、VEC
3、VEC4的最大容量语法结构SETVECSIZEexpression说明自变量expression的值必须是1到100000之间的整数四个向量组变量总是有相同的容量SETVIG用途设置镜头的渐晕因子语法结构SETVIG说明参见“约定和定义”一章中的关于渐晕因子的描述SHOWFILE说明使用ZE__X文件阅览器在屏幕上显示文本文件语法结构SHOWFILE“filename”s__eflagSHOWFILENAME$s__eflag说明filename必须是有效范围内的文件名,或者包含有效文件名的字符串变量这个文件必须是一个ASCII码文件(是在ZPL中由OUTPUT和PRINT语句创建的),且必须在当前目录下这个文件一旦被显示,它将和其他文本文件一样可以上下滚动以及被打印出来可以滚动和打印数据的能力是用OUTPUT和SHOWFILE语句代替单一的PRINT语句的主要优点即使没有执行CLOSE语句,SHOWFILE也能关闭文件如果自变量s__eflag为0或者被省略,那么当窗口被关闭时这个也将被删除如果s__eflag是一个非0值,那么即使在窗口关闭之后文件仍将保留下来例子OUTPUT“test.___”PRINT“Printthistoafile.”SHOWFILE“test.___”相关关键字OPEN,OUTPUT,CLOSE,PRINT,PRINTFILESOLVETYPE用途改变一个给定表面和值的求解状态这里仅支持有一部分求解类型,如要有关设置其他求解类型的信息请与FSI__语法结构SOLVETYPEsurf_expressionCODEarg1arg2arg3说明自变量surf_expression的值必须是0到最大表面数之间的一个整数,否则将产生错误自变量CODE必须是下表列出的一个ASCII记忆码表达式arg
1、arg
2、arg3的值分别是指在“求解”一章中规定的第一个、第二个、第三个求解参数关键字SOLVETYPE中的代码求解类型代码曲率拾取(CurvaturePickup)CP厚度拾取ThicknessPickupTP厚度边缘光高Thickness__rginalRayHeightTM玻璃补偿GlassOffsetGO玻璃拾取GlassPickupGP锥形拾取ConicPickupKP参数1-8拾取Parameter1-8PickupP1P2…P8例子!下一行将在表面7上加一个玻璃拾取求解类型,从第5表面拾取SOLVETYPE7GP5!加一个比例因子为-1的厚度拾取求解类型SOLVETYPE7TP5-1STOPSURF用途STOPSURF用来设置用编号确定的当前光栏面的位置语法结构STOPSURFsu_____说明这个关键字需要一个表达式,它的值必须是1到表面数减1之间的一个整数例子STOPSURFn+2相关关键字UPDATESUB参见GOSUBSURFTYPE用途改变表面类型语法结构SURFTYPEsurf_expressionCODE说明自变量surf_expression的值必须是0到表面数之间的一个整数自变量CODE是一个代表表面类型的整数值这个整数代码可以在运行时由函数SCOD确定命令SURFTYPE不能用来设置光栅漂移、光栅相位或者用户自定义表面例子SURFTYPEj+1SCOD“STANDARD”B$=“EVENASPH”SURFTYPE5SCODB$THIC用途THIC用来设置表面的厚度语法结构THICsu_____=new_value说明这个关键字需要两个表达式,一个用来指定表面编号,另一个用来定义一个新的值求出表达式su_____的值,取整后得到表面编号如果这个表面编号小于0或者大于表面数,那么这条命令被略过否则求出表达式new_value的值,再将之赋值例子THICi+m=THICi+n-1相关关键字UPDATETIMER用途重新设置内部时钟这一特点与ZPL函数ETIM联合使用可用来测量自最后一个TIMER命令以来所经过的时间语法结构TIMER说明TIMER和ETIM主要用来测试ZPL编译器和各种程序结构的运行效率例子i=0TIMERLABEL1x=RAND1000i=i+1IFi_____THENGOTO1FOR__T.1RPINT“Elapsedtime:”ETIM“Seconds”UPDATE用途更新瞳孔位置、折射率数据、近轴常量、半口径、最大视场归一化数据和求解如果自从上一次更新以来指示数据(如半径和厚度)已被改变,那么必须在光线追迹和系统评价之前使用关键字UPDATE如果UPDATE命令后面跟着其他单词,如“ALL”,那么所有打开的窗口都同时被更新语法结构UPDATEUPDATEALL例子THIC5=THIC5-1UPDATEVEC1,VEC2,VEC3,VEC4用途这些关键字用来设置向量组变量VEC
1、VEC
2、VEC3和VEC4每个向量组可以储存一个由双精度浮点数组成的数组语法结构VEC1array_subscript=new_valueVEC2array_subscript=new_value说明VEC1…4用来把一些用户数据存放到一个数组中表达式array_subscript可以是其值被取整的任意一个表达式这个作为结果的整数表达式必须在0和当前最大数组容量之间,数组的起始容量是100,否则将被告示一个错误ZPL功能VEC1…4可被用来记录数据为了改变默认容量使之不同于100,请使用关键字SETVECSIZE例子i=0LABEL1i=i+1VEC1i=iIFi10THENGOTO1j=0LABEL2j=j+1VEC2j=VEC1j*VEC1jIFj10THENGOTO2i=0LABEL3i=i+1PRINT“x=”VEC1i“x*x=”VEC2iIFi10THENGOTO3PRINTPRINT“ALLdone!”W__L,WWGT用途W__L和WWGT是用来改变波长的值和权重语法结构W__Lw__elengthnumber=new_valueWWGTw__elength=new_value说明这两个关键字需要两个表达式,一个用来指定波长编号,另一个用来定义一个新的值求出表达式w__elengthnumber的值,取整后得到波长编号如果这个波长编号小于1或者大于波长数,那么这条命令将被略过否则,求出new_value的值,再将之赋值例子W__L1=
0.___W__L2=
0.587WWGT1=
1.0WWGT2=
0.65相关函数W__L,WWGT范例1假设你需要一个程序取打印出每个定义视场角的主光线在像平面的截止坐标通常这比你想象的更加必须,例如,ZE__X的点列图都是对应于主光线的坐标画出来的,因此拿截止坐标来充当这些数据是完全可以的这对于横向的光线像差也是同样,它们也是以主光线为参考学习ZPL的最好的方法就是学习前面已写好的程序仔细阅读下面的程序,并尽量理解程序的逻辑结构nfield=NFLD__xfield=__XFn=NSURFORi=1nfield1hx=FLDXi/__xfieldhy=FLDYi/__xfieldPRINT“Fieldnumber”iRAYRA__hxhy00PW__PRINT“x-fieldangle:”FLDXi“y-fieldangle:”FLDYiPRINT“x-chiefray:”RAYXi“y-chiefray:”RAYYiPRINTNEXTPRINT“ALLdone!”程序的第一行调用了函数NFLD,它将返回定义的视场数,并将它赋值给变量“numfield”,第二行调用了函数__X,它将返回最大的半视场角(以度表示),并将它存放在变量“__xfield”中然后通过调用函数NSUR将表面编号存放在变量“n”中然后定义了一个以i作为视场位置的计数器的FOR循环,这个计数器从1开始,最大值为nfield,每个循环的增量为1定义“hx”和“hy”的两个程序行使用了函数FLDX和FLDY,它们将返回当前的编号为i的视场位置的x-和y-角度然后用关键字RAYTRA__进行光线追迹注意主光线通过瞳孔的中心,这就是___两个瞳孔坐标都为0的原因函数PW__返回主波长的编号,这通常是针对主光线的各样的PRINT语句将像面上的主光线坐标输出到屏幕上如果你喜欢,你可以试着将程序输入到ZPL末尾的文件中(如CHIEF.ZPL),然后在ZE__X内运行它来进行测试当主光线为参考点时,得到的坐标与那些在点列图中列出的是一样的范例2这是一个估计当前光学系统的均方根斑点尺寸(轴上)的ZPL程序例子程序追迹许多通过系统的随机光线,并记录下这些光线相对于主波长的主光线的偏离量当前波长的权重被应用来估计均方根斑点尺寸PRINT“Pri__ryw__elengthisnumber”FOR__T.0PRINTPW__FOR__T.4PRINT“whichis”W__LPW__“microns.”PRINT“Esti__tingRMSspotsizeforeachw__elength.”!追迹多少条随机光线来估算?n=100!初始化时钟TIMER!储存表面数以备后用ns=NSUR!从波长1开始weightsum=0wwrms=0FORw=1NW__1rms=0FORi=1n1hx=0hy=0angle=
6.283185*RAND1!SQRT可在瞳孔处产生均匀分布radius=SQRTRAND1px=radius*COSIanglepy=radius*SINEangleRAYTRA__hxhypxpywx=RAYXnsy=RAYYnsrms=rms+x*x+y*yNEXTrms=SQRTrms/nwwrms=wwrms+WWGTw*rmsweightsum=weightsum+WWGTwFOR__T.4PRINT“RMSspotsizefor”W__LwFOR__T.6PRINT“is”rmsNEXTwwrms=wwrms/weightsumPRINT“W__elengthweightedrmsis”wwrmsFOR__T.2t=ETIMPRINT“Elapsedtimewas”t“seconds.”注意开始两个PRINT语句中后缀逗号的使用它们允许从开始三个PRINT语句打印出来的数据显示在同一行中中间的FOR__T语句改变了要打印的数值输出的格式,即使它们可能是同一行的字符“!”用来表明一个注释语句,当程序运行时这些语句将被略过第__五章ZE__X扩展介绍这个特性仅对ZE__X的EE版本有效ZE__X有一个功能非常强大的特性,它允许其他Windows程序建立一个与ZE__X相连的信息传递链,并可以为这个程序从ZE__X中获取有关镜头的数据它的意思是一个其它程序可以使用ZE__X来追迹光线通过镜头,然后将数据传输到这个程序中进行进一步的分析和计算有三种相互紧密__的方法可以利用这一特性来扩展ZE__X的这一性能第一,可以设计一个__Windows程序来建立与ZE__X相连的链,它被用来获取ZE__X提供的有关镜头的数据—有代表性的是光线追迹数据和其他的光学数据这个程序可以以它认为合适的方法来使用这些数据第二,一个__程序可以做它自己的由用户“隐藏”的分析,然后在ZE__X通常的图表和文本窗口中显示产生的数据当使用这种模式时,这个程序被称为ZE__X的一个“扩展程序”扩展程序看起来和ZE__X程序中的“扩展”菜单下的菜单选项一样扩展程序必须放在目录\Extend中,以便于ZE__X来运行它们第三,__程序可以用来计算ZE__X可以优化的数据在这种模式里,程序被称为“用户自定义操作数”或者UDO这些UDO必须放在目录\UDO中,以便于ZE__X来运行它们那些需要复杂的用户界面,带有许多输入、菜单、按钮、和复杂的输入和输出格式的应用程序比较适合于作为一个__程序,它们不需要利用ZE__X来显示计算结果那些可以进行复杂计算,但只需一个简单的对话框类型的用户界面的应用程序比较适合于结合ZE__X来作为一个扩展程序扩展程序有着和正规的ZE__X分析程序十分相象的观察和操作优点其执行特性,如可以在ZE__X内观看扩展程序,更新,改变设置,被打印,被__到剪贴板上,或者被平移和缩放,和其他的ZE__X分析窗口一样UDO作为应用程序,可以计算那些必须由ZE__X优化程序优化的数据UDO在“优化”一章中的“用户自定义”中被详细介绍编写得很好的应用程序甚至可以和一个__程序或者扩展一样操作,如在范例一节中介绍的那样在应用程序和ZE__X之间的信息传递可使用动态数据交换(DDE)来完成DDE是为了在程序间__数据而在Windows操作系统内部定义的一个协议两个程序可以建立一条DDE链,其中一个扮演“服务程序”,另一个扮演“客户程序”客户程序通常向服务程序要求特殊的数据,而服务程序则将这些数据发送给客户程序ZE__X被作为服务程序,而其他任意一个Windows程序做一些正确的修改,可以被作为一个客户程序这一章定义了连到ZE__X的DDE界面,以便于用户可以编写软件程序来利用ZE__X的光线追迹引擎编写扩展程序的要求这一章和DDE特性的目的是帮助经验丰富的程序员编写可以与ZE__X连接的编码这一特性允许程序员编写第三种类型的程序,在与ZE__X的__中工作第三种类型的程序可以将ZE__X用作光线追迹引擎,而且提供了界面,图表,输入输出,和扩展计算,这些都作为分析的一个特殊类型被用户化使用这一特性需要一定的Windows和C语言编程的知识,至少要掌握有关信息传递,信息循环,存储器管理,和空间单元,操作,和指示的知识包含了学___E编程所需的所有的信息的一本很好的书是由微软公司的CharlesPetzold编写的《ProgrammingWindows95》在这一章的正文中的范例和编码一节不是一个完整的程序,而是仅用来作为例子的编码片段虽然编写Windows应用程序稍微有些复杂,但比较好的是所有的困难编码都已经编好了,而且可以用来学习和利用关于建立与ZE__X相连的信息传递链的详细资料已被设计好,而且可以仅将样本编码做一些必要的修改后再“剪贴”成与特殊计算相关的编码也由一个C语言源代码文件,称为ZCLIENT,它通过将所有的信息压缩到函数包中来大大简化和ZE__X之间的DDE信息传递ZCLIENT提供了少量的简单函数,它们可以被调用来从ZE__X中获取数据,这不需要有关DDE编程的知识ZCLIENT将在这一章的后面部分进行介绍ZE__X提供了有关客户程序和扩展程序的完整范例,包括源代码,将在这一章的最后说明扩展程序的能力在于它的价值,虽然它是合理的使用DDE特性要求用户有一个相匹配的编译器或者发展工具,可以用来产生32位的Windows执行结果这也是假设用户可以编写所要求的编码,最重要的是要确保编码是可靠的,没有错误的为了使速度达到最大,ZE__X对由客户程序返回的数据不进行错误检查,因此,有错误的扩展程序将使ZE__X计算失败,或者使ZE__X进入一个无限循环由于这个原因,关于DDE或者扩展程序的执行的技术支持被严格限制来阐明提供的范例文件可以正确工作如果你需要一个ZE__X扩展程序,但没有愿望或能力自己来编写它们,请随意和FSI__,提出__一个自定义程序来满足你的要求FSI在__这些类型的程序方面有相当丰富的经验,通常可以很快地以非常具有竞争性的__编写扩展程序传递链的建立为了建立与ZE__X之间的DDE链,客户程序必须将一条包括有关应用程序名和主题名称的参考的信息传送到所有顶级窗口中对于ZE__X来说,应用程序名是“ZE__X”,主题名称可以是任意一个非空的字符串ZE__X不使用这个主题名称,只用应用程序名和“项目”这项目给ZE__X指出了哪些数据将被申请ZE__X支持的各种项目将在后面说明特殊代码的例子可参见许多的样本DDE客户代码一旦建立了DDE链,服务程序可以执行任意基于光线追迹的分析,而且数据被返回到客户程序中传递链的终止当所有的计算都完成了,DDE链将由客户程序终止,客户程序将向ZE__X服务程序发送一条终止信息这条信息将仅仅终止ZE__X的服务程序部分,而不是ZE__X本身从ZE__X中获取数据ZE__X支持许多DDE下的许多功能每个函数都被取了一个名称,被成为“项目”,通过WM-DDE-REQUEST信息将这个项目传送到ZE__X中在项目名称中通过编码将ZE__X需要的数据(例如追迹一条光线)传送到ZE__X中大多数项目有一个简单的名称,不需要进一步编码,但一些项目有编码数值添加到名称中这个编码数值被添加到项目名称中,用逗号分开ZE__X将用WM-DDE-DATA信息对每个项目请求做出回应,这个信息中包含一个指向一块用来存放字符串的存储器的指示器大多数数据将放在字符串中从ZE__X传送到客户应用程序中,这相当于CF-TEXT格式这个客户应用程序必须记录这个字符串,并释放字符串的记忆内容关于特殊编码的例子可参见许多的样本DDE客户程序编码数据项目这里是被支持的数据项目CloseUDOData这个项目用来关闭用户自定义操作数缓冲器,这允许ZE__X优化程序继续下去仅当执行一个用户自定义操作数或者UDO时,才使用这个项目名UDO在“优化”一章中详细说明详细内容可参见那一章CloseUDOData的语法结构是CloseUDOData,缓冲器代码也可参见GetUDOSystem和SetUDOItemDeleteSu_____这个项目用来删除一个已存在的表面其语法结构为DeleteSu_____,表面编号也可参见InsertSu_____FindLabel这个项目查找一个有与指定表面关联的整数标记的表面其语法结构为FindLabel,标记得到的数据是带有相同整数标记的第一个表面的表面编号,或者如果没有表面有指定的标记,则得到的数据为-1也可参见SetLabel和GetLabelGetAddress这个项目记录了环境设置中第1,2,3,或者4行的地址其语法结构为GetAddress,1对于第2,3,和4行有着类似的命令如果用户选择了隐藏这个地址栏,则所有字符串都将得到简单的“\r\n”GetAperture这个项目记录了表面口径数据其语法结构为GetAperture,表面编号得到的字符串有着如下的格式“类型,最小值,最大值,x偏心,y偏心”这个项目得到的类型是一个整数代码;0代表没有口径,1代表环形口径,2代表环形挡光,3代表星形,4代表长方形口径,5代表长方形挡光,6代表椭圆口径,7代表椭圆挡光,8代表用户自定义口径,9代表用户自定义挡光,以及10代表浮动口径这个最小值和最大值对于椭圆、长方形、和星形口径有着与环形口径不一样的意义;详细内容可参见编辑菜单一章GetAspect这个项目记录了显示的图表的外表比率和以当前镜头长度单位表示打印纸的宽度或高度例如,如果当前的外表比率是3*4,则得到的外表比率将为
0.75当画等大的图表时,需要知道正确的外表比率得到的数据格式是外表比率,宽度如果外表比率大于1,那么该图用的是高度,而不是宽度,得到的数据的格式为外表比率,高度其语法结构为GetAspect,文件名这里的文件名是与被创建或更新的窗口相__的临时文件的名称如果不用临时文件名,则得到默认的外表比率和宽度(或高度)GetBuffer项目GetBuffer用来从一个被更新的窗口中得到客户程序指定的数据其语法结构为GetBuffer,n,tempfile这里n是缓冲器编号,它必须是在0到15之间,包括这两个数;tempfile是与被更新的窗口相__的临时文件的名称当ZE__X调用客户程序时,这个临时文件名将被传送到这个客户程序中;详细内容可参见“ZE__X如何调用客户程序”的说明注意,每个窗口都可能有它自己的缓冲器数据,ZE__X使用这个文件名来识别窗口,为此要求得到缓冲器内容也可参见SetBufferGetComment无论是什么,这个项目都记录表面的注释要得到注释数据的表面编号被添加到项目名中,例如,要得到表面5的注释,项目名应该是“GetComment,5”GetConfig这个项目摘录了当前的结构编号、结构的个数、和多重结构操作数的个数得到的字符串的格式如下“当前结构编号,结构个数,多重结构操作数个数”也可参见项目SetConfigGetDate这个项目摘录了当前的日期和时间,这以用户在ZE__X环境对话框中选择的格式表示GetExtra这个项目摘录了特殊表面数据对应于得到的数据的表面被添加到这个项目的名称的后面例如,为了得到表面8的特殊数据,这个项目名应该是“GetExtra,8”得到的字符串的格式如下“特殊数据1,特殊数据2,特殊数据3,……”这个项目得到对应的表面编号作为一个证实数据其它项目是自我说明的GetField这个项目摘录了视场数据语法结构为GetField,n这里n为零或者视场编号如果n为零,则得到的字符串有以下格式“类型,数量”类型参数是一个整数,为
0、
1、或者2中的一个,分别代表以度表示的角度、物高、或者近轴近轴象高数量参数是当前定义的视场的个数如果n不为零,而是对应于一个有效的视场编号,得到的字符串有以下格式“x视场,y视场,权重,vdx,vdy,vcx,vcy”这7个值是表示不同的视场数据的指数格式的浮点数也可参见SetFieldGetFile这个项目摘录了镜头的完整名称,包括驱动器名和路径名如果要修改这个文件,则要十分小心,因为在任意时刻,ZE__X都可能要从这个文件读取数据或者写数据到这个文件中GetFirst这个项目摘录了关于镜头的第一次序数据得到的数据的格式如下“焦距,pwfn,rwfn,pi__,p__g”在这个字符串中的值分别是有效焦距、近轴工作F/#、实际工作F/#、近轴象高、和近轴放大率GetGlass这个项目摘录了与任意一个表面使用的玻璃有关的一些数据语法结构为GetGlass,表面如果指定的表面是无效的,不是由玻璃构成的,或者是梯度折射率表面,则得到的字符串是空的这个数据对于那些在FdC波带外定义的玻璃来说可能是无意义的,得到的字符串的格式如下“名称,nd,vd,dpgf”GetGlobal__trix这个项目得到要求的矩阵,将任意当前坐标系(如光线追迹)转化成空间坐标系关于空间坐标矩阵的详细内容可参见在系统菜单一章中的“空间坐标参考表面”部分这个项目的语法结构为GetGlobal__trix,表面得到的数据字符串有如下格式“R11,R12,R13,R21,R22,R23,R31,R32,R33,XO,YO,ZO”GetIndex这个项目摘录了任意一个表面的折射率数据语法结构为GetIndex,表面如果指定的表面是无效的,或者是梯度折射率表面,则得到的字符串是空的否则,得到的字符串的格式如下“n1,n2,n3,……”这里的折射率数值按顺序对应于每个定义波长的折射率GetLabel这个项目重新得到与指定表面有关的整数标记语法结构为GetLabel,表面得到的数值是表面的标记也可参见SetLabel和FindLabelGetName这个项目摘录了镜头的名称得到的字符串是当前镜头的名称,与在通用数据对话框中输入的一样GetPath这个项目摘录了指向ZE__X被__于其中的目录的完整路径,和指向镜头的默认目录的路径得到的字符串由一个逗号分开GetPolState这个项目摘录了由用户设置的默认偏振状态这个数据的格式如下“nIsPolarized,Ex,Ey,Phax,Phay”如果nIsPolarized是不为零的任意值,则默认偏振状态为无偏振否则,使用Ex、Ey、Phax、和Phay来定义偏振状态Ex和Ey应该各自被归一化成一个单位数量,尽管这不被要求Phax和Phay以度来表示可以参见SetPolStateGetPupil这个项目摘录了光瞳数据得到的字符串的格式如下“类型,数值,ENPD,ENPP,EXPD,EXPP,变迹类型,变迹因子”类型参数是一个象征系统孔径类型的整数,是0和5之间的一个数,分别代表入瞳直径、象空间F/#、物空间NA、通过光栏尺寸浮动、近轴工作F/#、或者物方锥形角数值参数是系统的孔径数值,除非使用的是通过光栏尺寸浮动类型,在这种情况中,这个数值是光栏表面的半口径接下来的4个数值是入瞳直径、入瞳位置、出瞳直径、和出瞳位置,这些都是以镜头长度单位表示变迹类型是一个整数,它被设为0来代表均匀,1代表高斯,2代表正切变迹因子是在通用数据对话框中显示的数值GetPolTra__这个项目与GetTra__非常相似,它有一个追迹通过系统的偏振光线的附加功能详细内容可参见GetTra__的资料项目GetPolTra__的语法结构如下GetPolTra__,波长,模式,表面,hx,hy,px,py,Ex,Ey,Phax,Phay自变量和GetTra__是一样的,除了那些附加的自变量Ex、Ey、Phax、和PhayEx和Ey是在x和y方向上的归一化的电场幅度等式Ex*Ex+Ey*Ey应该有一个为1的值(有一个重要的例外,这在下面说明),尽管任意一个值都可以接受Phax和Phay是相对相位,以角表示如果Ex、Ey、Phax、和Phay都为零,而且仅在这种情况中,ZE__X假设一条“无偏振”的光线是需要的一条无偏振光线的追迹实际上要求ZE__X追迹两条正交的光线,对得到的传递强度求平均值如果四个数值中的任意一个不为零,则要追迹一条偏振光线例如,为了在波长编号2的波长处追迹一条实际的无偏振边缘光线到象面,这个项目字符串为GetPolTra__,2,0,-1,
0.0,
0.0,
0.0,
1.0,0,0,0,0对于偏振光线,数据信息将以下面的格式返回“error,intensity,Exr,Eyr,Ezr,Exi,Eyi,Ezi”如果成功地追迹了光线,则整数error将为零,否则它将是一个正数或负数如果为正数,则光线避过有error说明地表面如果为负数,则光线在由数值error的绝对值给出的表面上发生全反射(TIR)在使用字符串的余下部分之前,要始终检查以确保光线数据是有效的intensity是传递强度它总被归一化成一个单位的输入电场强度这个传递强度计算了表面、薄膜、和总体吸收效果,但是不考虑有无光线被拦住Ex、Ey、和Ez是电场分量,带着的字母r和i代表实部和虚部对于无偏振光线,得到的数据信息很简单,为“error,intensity”虽然GetPolTra__很容易用来编程和使用,但是使用GetPolTra__有一个重要的缺点每次DDE调用,只能追迹一条光线通过DDE来传输数据的操作与光线追迹相比较是很多的,因此如果要求追迹大量的光线,则执行过程可能会相应的减慢关于追迹大量光线的信息可参见在这一章的其它地方的“大量光线的追迹”部分的说明也可参见GetPolTra__DirectGetPolTra__DirectGetPolTra__Direct为由GetTra__Direct所做的ZE__X光线追迹引擎提供了同样直接的方法,同样也允许追迹偏振光线关于GetTra__直接方法版本的重要细节可参见GetTra__Direct项目GetPolTra__Direct的语法结构为GetPolTra__Direct,波长,模式,开始表面,停止表面,x,y,z,l,m,n,Ex,Ey,Phax,Phay参数Ex、Ey、Phax、和Phay与在GetPolTra__中定义的一样返回的数据信息的格式与在GetPolTra__中说明的一样GetRefresh这个数据项目使ZE__X将LDE中的镜头数据__到服务程序中储存的副本中然后更新这个镜头,这意味着ZE__X将重新计算所有的光瞳位置、求解、和折射率数据如果这个镜头可以被更新,则ZE__X返回一个字符串“0”,否则返回“-1”如果GetUpdate返回“-1”,则不执行任何光线追迹所有后面的命令都将影响新__的镜头数据或者在它的基础上被执行旧的镜头数据不能被恢复,即使这被要求也可参见GetUpdate和PushLensGetSag这个项目计算任意一个表面的矢高这个项目名的格式为“GetSag,表面,x,y”,这里表面是表面编号,x和y是表面上计算矢高处的坐标得到的字符串的格式为“矢高,改变的矢高”X、y和矢高的值都是以镜头长度单位表示的GetSequen__这个项目得到在服务程序存储器中的镜头的序号,然后是在LDE中的镜头的序号,这两个有一个逗号分开GetSerial这个项目得到ZE__X__锁的序列号GetSolve这个项目得到关于任一表面上的任一求解的数据它的语法结构为“GetSolve,表面,代码”,这里代码是一个整数代码,指出了这个求解数据是用在哪个表面参数上的得到的求解数据以下列格式表示,这与代码值有关GetSolve代码得到的数据的格式0,曲率求解类型,参数1,参数21,厚度求解类型,参数1,参数2,参数32,玻璃求解类型,拾取表面编号3,半口径求解类型,拾取表面编号4,圆锥系数求解类型,拾取表面编号5-12,参数1-8求解类型,拾取表面编号,补偿,比例因子求解类型是一个整数代码,这些参数有着依赖于求解类型的意义;详细内容可参见“求解”一章也可参见SetSolveGetSu_____这个项目摘录了表面数据要返回数据的表面编号被附加在项目名称后面,例如,为了得到表面8的数据,这个项目的名称应该为“GetSu_____,8”得到的字符串的格式如下“类型,曲率,厚度,玻璃,半口径,圆锥系数,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8”这个项目得到一个8个字母的字符串的表面类型注意,下一个数据项是曲率,而不是半径其它项都是自我解释的也可参见SetSu_____GetSystem这个项目摘录了系统数据得到的字符串的格式如下“表面数量,单位代码,光栏表面编号,非轴对称标记,光线定位类型,环境数据,温度,压力,空间参考表面”这个项目得到了表面的数量,单位代码(
0、
1、
2、或3分别代表mm、cm、in、或M),光栏表面编号,用来指明系统是否是非轴对称系统(0代表假,说明它是一个轴对称系统;或者如果系统是非轴对称的则为1)的非轴对称标记,光线定位类型(
0、
1、2分别代表无、近轴光线、实际光线),使用的环境数据标记(0代表不是,1代表是),当前温度和压力,以及空间坐标的参考表面编号也可参见SetSystem和GetSyste__perGetSyste__per这个项目摘录了系统的光圈数据得到的字符串的格式如下“类型,光栏表面编号,光圈值”这个项目得到了系统的光圈类型(
0、
1、
2、
3、
4、或5分别代表入瞳直径、象空间F/#、物空间数值孔径、通过光栏尺寸浮动、近轴工作F/#、或物方锥形角),光栏表面的编号,和系统的光圈值如果光圈类型为通过光栏尺寸浮动,则光圈值为光栏表面的半口径也可参见GetSystem和SetSyste__perGetTol这个项目摘录了公差数据它的语法结构为GetTol,n这里n为0或者其它公差操作数编号如果n为0,得到的字符串的格式如下“number”这里number为定义的公差操作数的数量如果n不为0,而是对应于一个有效的操作数的编号,则得到的字符串的格式如下“公差类型,int1,int2,min,__x”GetTra__这个项目要求客户程序提供附加数据为了追迹一条光线,ZE__X需要知道相应的视场和光瞳坐标、波长、模式(实际,模式=0;或者近轴,模式=1),以及要追迹光线到其上的表面所有这些数据都被编码,附加在项目名称的后面这通过定义由逗号分开的不同参数来实现,如下GetTra__,波长,模式,表面编号,hx,hy,px,py例如,要追迹在波长3处的实际主光线到表面5,这个项目字符串为GetTra__,3,0,5,
0.0,
1.0,
0.0,
0.0虽然这看起来麻烦,但是它易于编程,是将数据送进ZE__X的最简单的方法ZE__X接受这个项目,辨别在这个名称开头的“GetTra__”,记下这个字符串的其余部分,然后分析它,以及追迹光线通常,仅仅需要在象面上的光线数据;通过将表面编号设置为-1,可产生在象面上的光线数据注意,0被用来代表物面返回的数据信息有如下格式“error,vi__ode,x,y,z,l,m,n,l2,m2,n2,intensity”如果光线追迹成功,则整数error为零,否则它将是一个正数或者负数如果是正数,则光线将避过由error指出的表面,如果是负数,则光线在由数值error的绝对值给出的表面上发生全反射(TIR)在使用这个字符串的余下部分之前,始终要检查以确保光线数据是有效的参数vi__ode是指光线被拦光的第一个表面除非在那个面上发生错误或者后来才到那个面,否则这条光线将继续被追迹通过被要求的表面x、y、和z的值是指在被要求的表面上坐标l、m、和n的值是指折射进入跟在被要求的表面以后的介质中以后光线的方向余弦l
2、m
2、和n2的值是指在被要求的表面上的表面截止点的法线的方向余弦intensity是光线的相对强度,包括定义的任一光瞳或者表面的照度分布虽然GetTra__易于编程和使用,但是使用GetTra__有一个重要的缺点每次DDE调用只能追迹一条光线通过DDE传输数据的操作与光线追迹相比要多得多,所以如果要求追迹大量的光线,则执行将相应减慢关于大量光线的追迹的信息,可参见这一章中其它地方的“大量光线的追迹”部分的说明也可参见GetTra__DirectGetTra__DirectGetTra__Direct为ZE__X的光线追迹引擎提供了一个比较直接的方法通常,光线是由归一化的视场和光瞳坐标hx、hy、px、和pyZE__X获得这些归一化坐标,计算物体坐标(x,y,和z)和到入瞳目标点(l,m,和n)的方向余弦(l,m,和n,分别代表x、y、和z方向余弦)然而,有时直接规定x、y、z、l、m、和n更适合于追迹光线直接规定对于光学系统中的任意地方的光线有定义起始表面方面的额外的适合性这个适合性表现在一个特殊的客户程序上,这个程序用来严格确保光线起始坐标是有效的与GetTra__一样,这个项目要求客户程序提供附加数据为了追迹光线,ZE__X必须知道x、y、z、l、m、n、波长、模式(实际光线,模式=0;或者近轴光线,模式=1)以及光线追迹的起始和终止表面所有这些数据都要被编码,附加在项目名称的后面这是通过定义由逗号隔开的不同参数来实现的,如下GetTra__Direct,波长,模式,起始表面,终止表面,x,y,z,l,m,n返回的数据信息的有如下格式“error,vi__ode,x,y,z,l,m,n,l2,m2,n2,intensity”这里的参数和GetTra__的参数是完全一样的,除了intensity之外Intensity是光线的相对传递强度,但排除任何定义的光瞳照度分布在外注意,GetTra__包括光瞳照度分布,而GetTra__Direct没有但两者都包含了表面照度分布虽然GetTra__Direct易于编程和使用,但是使用GetTra__Direct有一个重要的缺点每次DDE调用只能追迹一条光线通过DDE传输数据的操作与光线追迹相比要多得多,所以如果要求追迹大量的光线,则执行将相应减慢关于大量光线的追迹的信息,可参见这一章中其它地方的“大量光线的追迹”部分的说明也可参见GetTra__GetUDOSystem这个项目被用从优化程序存储器中载入一个特定镜头,送到ZE__X的服务程序存储器中使用这个项目名的唯一一次机会是在执行一个用户自定义操作数或者UDO时UDO在“优化”一章已详细说明了其详细内容可参见那一章GetUDOSystem的语法结构为GetUDOSystem,缓冲器代码这里的缓冲器代码是一个在命令行中的被传送到UDO中的整数也参见SetUDODataGetUpdate这个数据项目使ZE__X去更新一个镜头,这意味着ZE__X将重新所有的光瞳位置、求解、和折射率数据如果镜头可以被更新,则ZE__X返回字符串“0”,否则,它将返回字符串“-1”如果GetUpdate得到“-1”,则将不执行任何光线追迹可以参见GetRefreshGetVersion这个项目得到ZE__X的版本号GetW__e这个项目摘录了波长数据其语法结构为GetW__e,n这里n为零或者波长编号如果n为零,则得到的字符串的格式如下“主波长,数量”参数主波长是一个整数,它指出了哪个波长是主波长参数数量是指当前定义的波长的数量如果n不为零,而是对应于一个有效的波长编号,则得到的字符串的格式如下“波长,权重”这两个数值都是指数格式的浮点数,它们对应于指定波长的数值和权重也可参见SetW__eInsertSu_____这个项目插入了一个新的表面其语法结构为InsertSu_____,表面新的表面将被放在由参数表面指定的位置上也可参见SetSu_____关于新表面的数据定义的内容,以及项目DeleteSu_____LoadFile将一个ZE__X文件载到服务程序中注意,文件的载入不会改变在LDE中显示的数据;服务程序有这个镜头数据的一个__副本要载入的文件名被附加在LoadFile的项目名称之后,而且必须包括完整的路径名例如“LoadFile,C:\ZE__X\SAMPLES\COOKE.ZMX”在更新这个新载入的镜头文件之后,这个项目得到的字符串和项目GetUpdate的是相同的如果得到一个不为零的数值,则更新失败;如果得到-999,则这个文件不能被载入也可参见GetPath、S__eFile、和PushLensLoadMerit“LoadMerit,C:\ZE__X\SAMPLES\MyMerit.MF”得到的字符串的格式如下“数量,评价”这里参数数量是在评价函数中的操作数的数量,参数评价是评价函数的数值如果这个评价函数的数值为
9.00e+009,则这个评价函数不能被评估也可参见Optimize__keGraphi__indow这个项目通知ZE__X图形数据已被写到一个文件中了,现在可以以一个ZE__X子窗口的形式来显示这个项目的主要目的是在一个客户应用程序中执行一个用户自定义特性,这看起来和实际操作ZE__X本来的特性一样这个项目的字符串必须有以下格式__keGraphi__indow,文件名,模块名,窗口标题,文本标记,设置数据参数“文件名”是指向一个临时文件的完整路径名和文件名,这个临时文件中包含了这些图形数据无论如何,这必须与在命令行自变量中的被传送给可执行客户程序的文件有相同的名称参数“模块名”是产生图形数据的客户程序的完整路径名和执行名称参数“窗口标题”是一个字符串,它定义了ZE__X用来放在这个图形窗口的顶端条栏中的标题如果客户程序同时也可以产生这些数据的一个文本版本,则参数“文本标记”应为1由于当前数据是一个图形显示(如果这个项目是__keGraphi__indow,则它必须是),所以ZE__X想知道“Text”菜单选项对用户是否有效,或者它是否被变灰如果参数“文本标记”为零,则ZE__X将使这个“Text”菜单选项变灰,将不会要求这个客户程序去产生这个数据的一个文本版本参数“设置数据”是一个由空格(不是逗号)分开的数值字符串,它被客户程序用来定义如何产生图形数据这些数值仅由客户程序使用,但不能被ZE__X使用字符串“设置数据”包含了通常在一个ZE__X的“设置”类型对话框中显示的选项和数据如果需要的话,设置数据可以被用来重新产生这些数据关于设置数据的详细内容可参见“ZE__X如何调用客户程序”的说明一个范例字符串如下__keGraphi__indow,C:\TEMP\ZGF
001.TMP,C:\ZE__X\FEATURES\CLIENT.EXE,ClientWindow,1,
01212.55这个项目表明ZE__X应该打开一个图形窗口,显示储存在文件C:\TEMP\ZGF
001.TMP中的数据,通过调用客户程序模块C:\ZE__X\FEATURES\CLIENT.EXE来做一些更新或者设置改变这个客户程序可以产生这个图形的一个文本版本,设置数据字符串(仅被客户程序使用)为“
01212.55”__keTextWindow这个项目通知ZE__X文本数据已被写到一个文件中了,现在可以以一个ZE__X子窗口的形式来显示这个项目的主要目的是在一个客户应用程序中执行一个用户自定义特性,这看起来和实际操作ZE__X本来的特性一样这个项目的字符串必须有以下格式__keTextWindow,文件名,模块名,窗口标题,设置数据参数“文件名”是指向一个临时文件的完整路径名和文件名,这个临时文件中包含了这些文本数据无论如何,这必须与在命令行自变量中的被传送给可执行客户程序的文件有相同的名称参数“模块名”是产生文本数据的客户程序的完整路径名和执行名称参数“窗口标题”是一个字符串,它定义了ZE__X用来放在这个文本窗口的顶端条栏中的标题参数“设置数据”是一个由空格(不是逗号)分开的数值字符串,它被客户程序用来定义如何产生文本数据这些数值仅由客户程序使用,但不能被ZE__X使用字符串“设置数据”包含了通常在一个ZE__X的“设置”类型对话框中显示的选项和数据如果需要的话,设置数据可以被用来重新产生这些数据关于设置数据的详细内容可参见“ZE__X如何调用客户程序”的说明一个范例字符串如下__keTextWindow,C:\TEMP\ZGF
002.TMP,C:\ZE__X\FEATURES\CLIENT.EXE,ClientWindow,
65412.55这个项目表明ZE__X应该打开一个文本窗口,显示储存在文件C:\TEMP\ZGF
002.TMP中的数据,通过调用客户程序模块C:\ZE__X\FEATURES\CLIENT.EXE来做一些更新或者设置改变设置数据字符串(仅被客户程序使用)为“
65412.55”NewLens这个项目将清除当前的镜头留下的“最小”镜头与在镜头数据编辑界面中选择“文件,新文件”时的镜头是相同的不会给出保存这个已存在镜头的提示OptimizeOptimize将调用ZE__X阻尼最小二乘法优化其语法结构为Optimize,n这里n时运行的循环数得到的数值是最终的评价函数如果得到的评价函数值为
9.0E+009,优化失败,通常这是因为镜头或者评价函数不能被评估如果n为零,则以自动模式运行优化如果n为小于零的值,则Optimize得到当前的评价函数值,而不执行优化PushLensPushLens将获得当前在服务程序存储器中的镜头,并将它放到镜头数据编辑界面中ZE__X主窗口将显示一个对话框,问用户是否允许接受由客户程序放入的镜头数据如果这个在LDE中的镜头数据没有被保存,则将出现一个附加对话框,询问旧的镜头数据是否先被保存在更新这个新放入的镜头文件之后,得到的字符串是项目GetUpdate得到的是一样的如果得到一个不为零的数值,则更新失败;如果得到-999,则这个镜头不能被放入到LDE中也可参见GetPath、GetRefresh、LoadFile、和S__eFileReleaseWindow当ZE__X调用客户程序去更新或者改变由客户程序函数使用的设置时,在窗口中的菜单条变成灰色,防止同时要求多次更新或者改变设置通常,在客户程序编码发送了__keTextWindow和__keGraphi__indow时,这个菜单选项才被再次激活然而,如果在一个更新或者设置改变的过程中,不能计算新的数据,则必须释放这个窗口ReleaseWindow正好提供了这一个简单的目的如果在改变设置时用户选择了“取消”,则客户程序编码将发送一个ReleaseWindow项目来释放菜单条的缩定如果没有发送这个命令,则不能关闭这个窗口,这通常可以防止终止ZE__XReleaseWindow项目仅仅使用一个自变量临时文件的名称其语法结构为ReleaseWindow,文件名称如果没有窗口在使用这个文件名称,则得到的数值为零;如果这个文件被使用则得到的数值为一个正整数S__eFile将当前在服务程序中的镜头保存为一个ZE__X文件被用来保存的文件的名称被附加在S__eFile项目的名称的后面,而且必须包括这个文件的完整的路径名例如“S__eFile,C:\ZE__X\SAMPLES\COOKE.ZMX”在更新这个新被保存的镜头文件之后,得到的字符串与项目GetUpdate得到的是一样的如果得到一个不为零的数值,则更新失败;如果得到-999,则不能保存这个文件也可参见GetPath、GetRefresh、LoadFile、和PushLensSetBuffer项目SetBuffer被用来储存窗口被创建或者更新的客户程序特定数据缓冲器数据被用来存放用户选择的选项,而不是在__keTextWindow和__keGraphi__indow项目的命令行中使用设置数据这个数据必须以一个字符串格式表示其语法结构为SetBuffer,1,你想要的任意文本……这里提供了16个缓冲器,从编号0到15,每个都可以被设成使用SetBuffer,0,……;SetBuffer,1,……;等等跟在“SetBuffer,n,”后面的文本仅仅是那些被存放的文本;它最大可以有240字符注意,直到送出__keTextWindow或者__keGraphi__indow,否则缓冲器数据与任意特定的窗口无关一旦ZE__X接受到__keTextWindow或者__keGraphi__indow项目,则这个缓冲器数据将被__到适当的窗口存储器中,然后可能通过使用GetBuffer从那个窗口重新得到这个数据也可参见GetBufferSetCofig这个项目转换当前的结构编号和更新系统想要的结构被附加在这个项目名称的后面例如,为了转换到结构3,这个项目的名称为“SetCofig,3”得到的字符串的格式如下“当前结构编号,结构数量,error”当前结构编号是新的结构编号,在1和结构数量值之间通常,它将是在项目名称中要求的目标结构,只要它是一个有效的结构编号Error代码与由项目GetUpdate得到的是一样的,如果新的当前结构是可被追迹的,则这个代码为零也可参见GetConfigSetField这个项目设置了视场数据其语法结构为SetField,0,类型,数量或者SetField,n,xf,yf,wgt,vdx,vdy,vcx,vcy如果n的值为零,则视场类型和总的视场数量被设为一个新的整数值如果n为一个有效的视场编号(在1和视场数量之间,包括这两个数),则视场x和y的值,视场权重,和渐晕因子全都被设置也可参见GetField得到的数值与“GetField,n”得到的相同SetFloat这个项目将所有没有表面口径的表面设为有一个浮动口径浮动口径将挡住在半口径外面追迹的光线其语法结构为SetFloat得到的数值仅仅是“OK”SetLabel这个项目与指定表面的一个整数标记有关当在这个目标表面周围增加或删除表面时,ZE__X将保留这个标记其语法结构为SetLabel,表面,标记得到的数值是这个标记也可参见GetLabel和FindLabelSetPolState这个项目设置了由用户设置的偏振状态这个数据的格式如下SetPolState,nIsPolarized,Ex,Ey,Phax,Phay可关于完整的说明可参见GetPolStateSetSolve这个项目设置了求解数据,得到由于任意表面的新的求解的数据其语法结构为SetSolve,表面,代码,数据……这里,代码的定义和“Getsolve”中说明的是一样,“数据……”是在GetSove中定义的同样数据这些参数根据列出的代码顺序列出得到的字符串与对新定义的求解数据用GetSolve得到的是一样的SetSu_____这个项目设置了表面数据这个项目名称的格式如下SetSu_____,表面,类型,曲率,厚度,玻璃,半口径,圆锥系数,p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8这里的这些参数与在项目GetSu_____中说明的是一样的得到的字符串是新设置的表面数据,其格式与在项目GetSu_____中说明的一样也可参见GetSu_____SetSystem这个项目设置了系统数据其语法结构为SetSystem,单位代码,光栏表面,光线定位类型,环境数据,温度,压力,空间参考表面得到的字符串的格式与在GetSystem中定义的是一样的关于自变量的详细说明也可参见GetSystemSetSyste__per这个项目设置了系统的光圈数据其语法结构为SetSyste__per,类型,光栏表面,光圈值得到的字符串的格式与在GetSyste__per中定义的是一样的关于自变量的详细说明也可参见GetSyste__perSetUDOData这个项目被用来由客户程序将计算好的数据传输给ZE__X的优化程序使用这个项目名称的唯一一次机会是执行一个用户自定义操作数,或者UDO时UDO在“优化”一章中已详细说明详细内容可参见那一章SetUDOData的语法结构为SetUDOData,缓冲器代码,数据0,数据1,数据2,……,数据50这里,缓冲器代码是在命令行中的传送给UDO的一个整数当ZE__X服务程序接受到这个SetUDOData时,它将这些数据放在缓冲器中,然后关闭缓冲器,不让其它数据输入这个项目允许一次传送多个数据项给服务程序,然而,在输入行中有一个最大不超过255字符的限制为了避免这个(Windows的)限制,可使用项目SetUDOItem和CloseUDOData也可参见GetUDOSystemSetUDOItem这个项目被用来由客户程序仅仅将一个计算好的资料传输给ZE__X的优化程序使用这个项目名称的唯一一次机会是执行一个用户自定义操作数,或者UDO时UDO在“优化”一章中已详细说明详细内容可参见那一章SetUDOItem的语法结构为SetUDOItem,缓冲器代码,数据编号,数据这里,缓冲器代码是在命令行中的传送给UDO的一个整数,数据是被传输的数据项的编号使用这个项目,服务器缓冲器可能一次就被一个数据项充满,这个数据项已远远超出关于数据项内容的255个字符的限制然而,ZE__X不知道是否有更多的数据被送过来,所以缓冲器保持打开状态在最后一个数据项被传送以后,在执行优化之前必须使用CloseUDOData关闭缓冲器一个典型的定义包含下列项目信息SetUDOItem,缓冲器代码,0,数值0SetUDOItem,缓冲器代码,1,数值1SetUDOItem,缓冲器代码,2,数值2CloseUDOData,缓冲器代码也可参见GetUDOSystemSetW__e这个项目设置了波长数据其语法结构为SetW__e,0,主波长,数量或者SetW__e,n,波长,权重如果n的值为零,则主波长编号和总的波长数量被设成一个新的整数值如果n是一个有效的波长编号(在1和波长数量之间,包括这两个数),则以微米表示的波长和波长的权重都被设置也可参见GetW__e得到的数据与“GetW__e,n”得到的一样大量光线的追迹如果只有少量的光线需要被追迹,则使用DDE项目是足够容易和快的,如GetTra__或GetPolTra__然而,如果需要追迹多于100~500左右条的光线,则使用数组光线追迹技巧要快得多与一次追迹一条光线不同,这建立了一个数组,它容纳了一个所有要被追迹的光线的列表,然后一次性将整个数组传送给ZE__X然后ZE__X将追迹所有光线,并将这整个数组传回给客户程序这个方法模仿了GetTra__、GetTra__Direct、GetPolTra__、和GetPolTra__Direct的运转但这个方法有一个附加功能,它可以一次性追迹任意多的光线,虽然它编写起来稍微有点复杂下面2个步骤是要求的1)用要求的数据充满一个数组的结构2)将这个数据传输给ZE__X步骤1将光线数据放入数组将定义了要被追迹的光线的列表的数据放到一个数组结构中,其形式如下typedefstruct{doublexyzlmnopdintensity;intw__eerrorvi__odewant_opd;}DDERAYDATA;在客户程序内部,将用一个说明来建立一个数组类型DDERAYDATA,这个说明如DDERAYDATAMyData
[101];这里支持4中光线追迹模式,从0到3编号,它们对应于GetTra__的操作(模式0)、GetTra__Direct的操作(模式1)、GetPolTra__的操作(模式2)、和GetPolTra__Direct(模式3)每种模式要求在这个DDERAYDATA结构中放入一列稍微不同的数据这个模式是由在数组位置0处的参数opd参数来设置的每条光线需要1个数组分量如果要追迹“n”条光线,则从1到n的数组结构将被用来存放这n条光线的数据数组位置零被保留给那些需要和数组一起被传送的标题数据模式0类似于GetTra__与GetTra__一样,光线是由相对的视场和光瞳坐标、波长、模式(实际光线模式=0,或者近轴光线模式=1)、以及要追迹光线到其上的表面来定义在追迹光线之前,应修改数组中位置1到n的内容,使它们包含了每条光线的定义视场、光瞳、和波长数据全都如下被存放在数组中MyData[i].x=hx;MyData[i].y=hy;MyData[i].z=px;MyData[i].l=py;MyData[i].m=
0.0;/*对于输入忽略*/MyData[i].n=
0.0;/*对于输入忽略*/MyData[i].opd=
0.0;/*对于输入忽略*/MyData[i].intensity=
1.0;/*初始强度*/MyData[i].w__e=波长;MyData[i].error=0;/*最初必须为零*/MyData[i].vi__ode=0;/*最初必须为零*/MyData[i].want_opd=0;/*如果不需要OPD数据则为零,如需要则为1*/注意,自变量i应该在1和光线数量n之间数组的大小是随意的,然而,一次追迹太多的光线对于编程实践来说是差的,这是因为如果光线追迹被终止,则要接受一个用户中断是困难的初始强度可以根据发生任意光瞳或表面照度分布来缩放注意,模式0承认光瞳照度分布,而模式1却不承认数组位置0被留给那些应用于所有光线的其它数据我们用在数组位置0中的数据来告诉ZE__X使用的模式、光线的数量、和要追迹光线到其上的表面这些数据如下被放入数组中MyData[i].x=
0.0;/*忽略*/MyData[i].y=
0.0;/*忽略*/MyData[i].z=
0.0;/*忽略*/MyData[i].l=
0.0;/*忽略*/MyData[i].m=
0.0;/*忽略*/MyData[i].n=
0.0;/*忽略*/MyData[i].opd=0;/*设置为模式0*/MyData[i].intensity=
0.0;/*忽略*/MyData[i].w__e=模式;/*0代表实际光线,1代表近轴光线*/MyData[i].error=光线数量;/*数组中光线的数量*/MyData[i].vi__ode=0;/*最初必须为零*/MyData[i].want_opd=最后表面编号;/*用-1代表象面,或者用其它任意的有效表面编号*/光线的数量必须放在变量error中注意,一个DDERAYDATA类型的数组的说明必须比光线的数量大1,这是因为数组位置0要被留给上面说明的数据所有在这个数组中的光线必须使用相同的模式被追迹到相同的表面上,但是它们可以有不同的波长以及视场和光瞳坐标如果变量want_opd为0,则计算这条光线的通常的x、y、z、l、m、和n如果want_opd为一不为零的数,则和这些通常数据一起将得到这条光线OPD计算这条光线的OPD将花费正规的光线追迹之外的额外时间,而且仅仅在被要求如此做时,ZE__X才执行这个额外计算对于客户程序计算OPD也比较复杂,这是因为OPD意味着光程差,这意味着必须追迹两条光线,而不是一条光线为了计算一条任意光线的OPD,ZE__X必须先追迹主光线,再追迹这条任意光线,然后将两条光线的相位相减,得到OPD这与反复地追迹这条相同的主光线(这是慢的)不同,通常只追迹一次主光线,然后从后面计算的每条光线中减去主光线的相位ZE__X使用参数want_opd的符号来指定应该使用哪个计算如果want_opd小于零(如-1),则主光线和指定光线都要求被追迹,OPD是两者之间的相位差;如果want_opd大于零,则得到这条光线的“自然”光程,客户程序必须将被条光线都__减去主光线的相位如果从相同视场点出发追迹许多光线,则后面的方法要快得多,许多光学分析计算都是这种情况如果最后一个表面是象面,则可以计算opd,否则,opd的值将为零模式1类似于GetTra__Direct与GetTra__Direct一样,光线是由在任意起始面上的坐标x、y、z、l、m、和n,以及波长、模式(实际光线模式=0,或者近轴光线模式=1)、和要追迹光线到其上的表面来定义在追迹光线之前,应修改数组中位置1到n的内容,使它们包含了每条光线的定义视场、光瞳、和波长数据全都被如下存放在数组中MyData[i].x=x;MyData[i].y=y;MyData[i].z=z;MyData[i].l=l;MyData[i].m=m;MyData[i].n=n;MyData[i].opd=
0.0;/*对于输入忽略*/MyData[i].intensity=
1.0;/*初始强度*/MyData[i].w__e=波长;MyData[i].error=
0.0;/*最初必须为零*/MyData[i].vi__ode=
0.0;/*最初必须为零*/MyData[i].want_opd=0;/*忽略*/注意,自变量i是在1和光线的数量n之间数组的大小是随意的,然而,一次追迹太多的光线对于编程实践来说是差的,这是因为如果光线追迹被终止,则要接受一个用户中断是困难的初始强度可以根据发生任意光瞳或表面照度分布来缩放注意,模式0承认光瞳照度分布,而模式1却不承认数组位置0被留给那些应用于所有光线的其它数据我们用在数组位置0中的数据来告诉ZE__X使用的模式、光线的数量、和要追迹光线到其上的表面这些数据如下被放入数组中MyData[i].x=
0.0;/*忽略*/MyData[i].y=
0.0;/*忽略*/MyData[i].z=
0.0;/*忽略*/MyData[i].l=
0.0;/*忽略*/MyData[i].m=
0.0;/*忽略*/MyData[i].n=
0.0;/*忽略*/MyData[i].opd=1;/*设置为模式1*/MyData[i].intensity=
0.0;/*忽略*/MyData[i].w__e=模式;/*0代表实际光线,1代表近轴光线*/MyData[i].error=光线数量;/*数组中光线的数量*/MyData[i].vi__ode=0;/*最初必须为零*/MyData[i].want_opd=最后表面编号;/*用-1代表象面,或者用其它任意的有效表面编号*/这种模式在其它方面是与模式0是一样的但是在这种模式中不允许OPD的计算模式2类似于GetPolTra__这种模式与GetPolTra__非常相似在追迹光线之前,应修改数组中位置1到n的内容,使它们包含了每条光线的定义视场、光瞳、和波长数据全都被如下存放在数组中MyData[i].x=hx;MyData[i].y=hy;MyData[i].z=px;MyData[i].l=py;MyData[i].m=
0.0;/*忽略*/MyData[i].n=
0.0;/*忽略*/MyData[i].opd=
0.0;/*对于输入忽略*/MyData[i].intensity=
1.0;/*初始强度*/MyData[i].w__e=波长;MyData[i].error=
0.0;/*最初必须为零*/MyData[i].vi__ode=
0.0;/*最初必须为零*/MyData[i].want_opd=0;/*忽略*/注意,自变量i是在1和光线的数量n之间数组的大小是随意的,然而,一次追迹太多的光线对于编程实践来说是差的,这是因为如果光线追迹被终止,则要接受一个用户中断是困难的参数intensity被用来得到这条光线的相对传递强度数组位置0被留给那些应用于所有光线的其它数据我们用在数组位置0中的数据来告诉ZE__X使用的模式、光线的数量、和要追迹光线到其上的表面这些数据如下被放入数组中MyData[i].x=Ex;/*x方向上的电场振幅*/MyData[i].y=Ey;/*y方向上的电场振幅*/MyData[i].z=Phax;/*Ex的相位,以度表示*/MyData[i].l=Phay;/*Ey的相位,以度表示*/MyData[i].m=
0.0;/*忽略*/MyData[i].n=
0.0;/*忽略*/MyData[i].opd=2;/*设置为模式2*/MyData[i].intensity=
0.0;/*忽略*/MyData[i].w__e=模式;/*0代表实际光线,1代表近轴光线*/MyData[i].error=光线数量;/*数组中光线的数量*/MyData[i].vi__ode=0;/*最初必须为零*/MyData[i].want_opd=最后表面编号;/*用-1代表象面,或者用其它任意的有效表面编号*/这种模式在其它方面是与模式0是一样的模式3类似于GetPolTra__Direct与GetTra__PolDirect一样,光线是由在任意起始面上的坐标x、y、z、l、m、和n,以及波长、模式(实际光线模式=0,或者近轴光线模式=1)、和要追迹光线到其上的表面来定义在追迹光线之前,应修改数组中位置1到n的内容,使它们包含了每条光线的定义视场、光瞳、和波长数据全都被如下存放在数组中MyData[i].x=x;MyData[i].y=y;MyData[i].z=z;MyData[i].l=l;MyData[i].m=m;MyData[i].n=n;MyData[i].opd=
0.0;/*忽略*/MyData[i].intensity=
1.0;/*初始强度*/MyData[i].w__e=波长;MyData[i].error=
0.0;/*最初必须为零*/MyData[i].vi__ode=
0.0;/*最初必须为零*/MyData[i].want_opd=0;/*忽略*/注意,自变量i是在1和光线的数量n之间数组的大小是随意的,然而,一次追迹太多的光线对于编程实践来说是差的,这是因为如果光线追迹被终止,则要接受一个用户中断是困难的参数intensity被用来得到这条光线的相对传递强度数组位置0被留给那些应用于所有光线的其它数据我们用在数组位置0中的数据来告诉ZE__X使用的模式、光线的数量、和要追迹光线到其上的表面这些数据如下被放入数组中MyData[i].x=Ex;/*x方向上的电场振幅*/MyData[i].y=Ey;/*y方向上的电场振幅*/MyData[i].z=Phax;/*Ex的相位,以度表示*/MyData[i].l=Phay;/*Ey的相位,以度表示*/MyData[i].m=
0.0;/*忽略*/MyData[i].n=
0.0;/*忽略*/MyData[i].opd=3;/*设置为模式3*/MyData[i].intensity=
0.0;/*忽略*/MyData[i].w__e=模式;/*0代表实际光线,1代表近轴光线*/MyData[i].error=光线数量;/*数组中光线的数量*/MyData[i].vi__ode=起始面;/*坐标开始的表面*/MyData[i].want_opd=最后表面编号;/*用-1代表象面,或者用其它任意的有效表面编号*/这种模式在其它方面是与模式1是一样的步骤2传输数组给ZE__X一旦所有的光线都被定义完成,数组必须被传输给ZE__X服务程序实现这一目标的简单的方法是使用ZCLIENTPosArrayTra__Message函数PosArrayTra__MessageszBufferRD;变量RD是指向包含光线列表的DDERAYDATA数组的指针ZE__X将追迹所有的光线,然后将这些数据传回到相同的数组中有关这个代码例子的详细内容,可参见本章结尾的“一个客户程序例子”部分ZE__X如何调用客户程序ZE__X在目录\Extend中查找扩展执行程序在这个目录中以普通的.EXE扩展名结尾的每个程序都被认为是一个有效的ZE__X扩展程序这个可执行程序的名称被放在主菜单栏中的“扩展”下的下拉菜单中当从这个菜单中选中任意一个被列出的扩展程序名称时,ZE__X将一个以下的语法形式来执行这个扩展程序programnametextflagoptionsflagtempfile{settingsdata}参数programname是这个可执行程序的完整路径名,例如,“C:\ZE__X\EXTENSIONS\DDE_DEMO.EXE”参数textflag初始总为0ZE__X对于扩展程序使用的约定和对于ZE__X内部特性是一样的如果这个特性同时产生一个图形输出格式和一个文本输出格式,则先显示这个图形版本如果这个特性没有图形显示,则显示文本窗口扩展程序必须产生一个图形文件,如果它可以而且被要求这样做的话用户可以在新窗口中__“文本”来查看文本版本;如果这种情况发生,则ZE__X将把文本标记设为1,再次调用这个扩展程序如果扩展程序只产生文本,则它可以产生一个文本文件,通过传送项目__keTextWindow来打开它除非一个扩展程序特别规定它可以支持一个文本模式,否则ZE__X将永远不会传送一个被设为1的textflag;这就是_____keGraphi__indow要返回一个标记来说明这个特性是否支持文本的原因,以及___ZE____是要先寻找图形模式的原因如果用户不想看到“设置”框,则将optionsflag设为0,或者,如果用户想看的话则设为1设置这个标记可用两种方法;用户在已打开的图形窗口中__“设置”,或者,用户从ZE__X内部的环境选项中选择“先显示选项”在后面这种情况中,设置框可以要求在第一次计算之前被显示如果设置了这个标记,则扩展必须使用一个对话框或者其它界面装置来提示用户设置选项如果没有用户自定义选项,则将显示一个声明“这个窗口没有选项”的信息框参数temfile是包含由扩展产生的数据的临时文件的完整路径名和文件名最初,这个文件不存在,需要扩展程序来建立它,将文本或图形数据写到这个文件中,然后按要求调用__keTextWindow或__keGraphi__indow如果用户只是简单地更新一个已存在的窗口,那么这个文件可能已经存在了,它将被覆盖这个文件不能被打开或者读取,因为它的数据不可能是扩展程序最初放在那里的数据了ZE__X特别做了一些建立图形文件的扩展的翻译没有其它文件可被用作输出,因为ZE__X认为要被更新的窗口要保留它们的原始文件名只有一个窗口可以通过一个到扩展程序的简单的调用来建立当ZE__X从扩展程序中接受到一个__keTextWindow或__keGraphi__indow请求时,在基本单元名称中的被编码的自变量之一是一个空格,这个空格用来分开定义数值的扩展程序字符串这个字符串应被用来包含代表扩展程序需要的设置的“设置数据”,例如表面编号、视场、波长、或者在窗口中要被计算的其它数据当ZE__X更新一个窗口时,它将调用这个扩展程序,而且提供这个设置字符串回到扩展程序重要的一点是,扩展不会自己试着将这个设置数据保持或储存在一个文件中其原因是ZE__X可能有同时打开的多个文本或图形窗口,它们全都使用相同的扩展编码来产生显示数据例如,一个计算和显示单个表面的权重的扩展程序可以同时被几个窗口同时使用,每个窗口代表不同的表面但是ZE__X“知道”哪个窗口使用哪个设置数据;因此ZE__X将在相应的命令行中传输这个数据在最初的扩展程序调用中,不提供设置数据字符串,所以扩展程序必须测定它自己的默认设置文本窗口的生成由ZE__X生成一个用来显示的文本窗口是十分简单的首先,使用典型的C语言fopen函数打开要传输到扩展程序的文件名,带着的“wt”代表“写文本”模式然后,输出数据到这个文件中,关闭文件,然后传送项目__keTextWindow到ZE__XZE__X将读取这个ASCII码数据,显示出来,不作任何修改或解释一个简单的测试编码如下FILE*out;out=fopens__ile“wt”;fputs“Writethisline\n”out;fcloseout;不要忘记关闭文件!图形窗口的生成扩展程序通过将图形格式数据写到在命令行中提供的临时文件中来产生一个图形窗口使用与由ZPL宏指令语言或者注释特性使用的相似的命令语言来建立一个图形数据“文件菜单”一章中的环境部分)因此,被画出的虚拟的象素的宽度大于高度在这个命令文件中的每一行中应该跟上一个换行符“\n”在将所有的图形命令都写到这个文件中之后,这个文件应该被关闭,禁止写入ZE__X承认下面的图形命令承认ADDRESS语法ADDRESS这个ADDRESS命令将导致在图框的右下角显示“地址框”,除非用户已选择了这个框不显示BOX语法BOXx1y1x2y2这个BOX命令连接了一个矩形的四个点,画出四条线这两个坐标是这个矩形的左上点和右下点的坐标DATA语法DATAn“string”这个DATA命令接受一个在0和5之间的整数自变量和一个文本字符串这个整数自变量指出了应该将这个字符串写在这个数据框的哪一行通常,镜头名称在第0行,日期在第1行命令LENSNAME和DATE将自动实现这个目的DATA命令允许将任一字符串放在任意一行上DATE语法DATE当前的日期和时间通常被写在这个数据框中的图表标题的下面的第二行这个命令没有自变量,将在这第二行上打印日期和时间(根据用户的环境参考)FRAME语法FRAME无论是FRAME命令,还是NOFRAME命令,都必须放在这个命令文件的第一行FRAME将画出一个标准的ZE__X图形,整体周围有一个矩形,在y方向的
0.2左右处有两条划线可以使用TITLE命令将这个图表的标题写在这两条刻度线的中心也可参见NOFRAMELENSNAME语法LENSNAME当前镜头的名称通常被写在这个数据框中的图表标题下面的第一行这个命令没有自变量,将在这一行打印镜头的名称LINE语法LINEx1y1x2y2这是一个最基本的图形命令;它连接两个点,画出一条直线注意,这个坐标应该在0和
1.0之间NOFRAME语法NOFRAME无论是FRAME命令,还是NOFRAME命令,都必须放在这个命令文件的第一行FRAME将画出一个标准的ZE__X图形,但没有两条划线也可参见FRAMEPENSTYLE语法PENSTYLEncolornstylenwidth这个PENSTYLE命令改变了线条的颜色、类型、和宽度整数ncolor必须是0,代表黑色,或者1和12之间的数,代表相应的线条颜色这个颜色可以由用户在文件,环境对话框中定义整数nstyle可以是0,代表实线,或者1和4之间的数,代表相应的虚线整数nwidth实线条的相应宽度它的默认值为1一个为2的数值将线宽为默认宽度的两倍如果线条类型不是实线(nstyle=0),则线宽必须是1个象素;Windows不支持不是实线的粗线所有后面的文本和画的线条将应用这个新的颜色、类型、和宽度TEXT语法TEXT“string”xyanglewidthheight这个TEXT命令被用来在图形中放置文本数据坐标x和y实字符串的起始坐标角度angle是以度为单位的宽度width和高度height的值影响了字体的尺寸其默认值为10,表示每个命令将产生与ZE__X通常使用的一样的字体尺寸;这是屏幕宽度的1/70,是屏幕高度的1/40大于或小于10的数值将产生按比例缩放的字体尺寸TITLE语法TITLE“string”如果用FRAME来定义图形,而不是MOFRAME,则图表标题通常将被放在离图表底部20%的两条划线的中间TITLE命令将在这个位置显示提供的字符串“string”一个扩展程序的例子在\Extend目录中的是一个被称为DDE_DEMO的应用程序例子,它举例说明了连接ZE__X的DDE的使用它包括了源代码DDE_DEMO可以在两种模式之一中运行__程序,或者作为一个扩展程序如果从一个命令提示、Windows资源管理器、或者通过在DDE_DEMO图标双击来直接运行,则它将被作为一个__应用程序,操纵在后台的DDE它产生的数据将在DDE_DEMO窗口中显示为了以__模式运行DDE_DEMO,则先要运行ZE__X,载入一个镜头文件,然后通过在DDE_DEMO图标上双击来运行DDE_DEMO试着载入不同的镜头文件,或者编辑一个镜头文件,观察这个DDE_DEMO窗口来监视它的变化DDE_DEMO将在屏幕上列出一些系统数据、表面数据、视场数据、和波长数据,追迹少量光线,列出这些光线的x、y、和z坐标这个程序每隔几秒钟就自我更新一次为了以一个扩展程序模式来运行DDE_DEMO,则运行ZE__X,载入一个镜头文件,然后选择扩展程序,再选择DDE_DEMO注意,放在\Extend目录中的任意一个.EXE应用程序都将在ZE__X的扩展菜单中列出,无论它是一个有效的__程序,还是一个能与ZE__X沟通的扩展程序DDE_DEMO将在一个“隐藏”窗口中执行,建立与ZE__X连接的DDE链,摘录系统和光线数据,将这些数据写到一个文件中,通知ZE__X这个文件已经准备好了(使用__keTextWindow项目),然后关闭一旦客户程序产生了这些数据,则它的工作就结束了;它将在那时自我终止当ZE__X接受到这个__keTextWindow项目,它将读取这个文件的内容,并将在一个标准的ZE__X文本窗口中显示这些数据如果这个窗口现在被“更新”,或者选择了“设置”选项,那么ZE__X将再次调用这个客户程序,请求再次计算这些数据注意,完全一样的程序可以作为一个__的客户程序,也可作为一个扩展程序这种双模式运行的诀窍是,如果ZE__X调用了这个客户程序,则它将传输命令行自变量给客户程序,告诉它要建立那种类型的数据以及将这些数据写到哪里;如果没有提供命令行自变量,则客户程序认为它是从操作系统中被调用的,因此它将以__模式运行DDE交换和后来的处理是同样的方法,仅仅需要少量代码行来确定窗口是可见的还是隐藏的,数据是被写到一个文件中还是客户程序自己的屏幕上DDE_DEMO代码这里提供了DDE_DEMO源代码它包含了所有客户程序的基本运算法则、变量、说明、必需的Windows信息处理也有一部分代码举例说明了追迹光线数组的WM_DDE_POKE的使用DDE_DEMO作为一个扩展程序的起始点来使用是一个非常困难的程序,虽然它说明了一些高水平的技巧一个执行ZE__X扩展的简单方法说明如下执行扩展程序的简单化技巧显然,为Windows设计的DDE不是为那些胆怯者设计的;它包括了大量的程序设计技巧和对信息循环、DDE、指针、基本单元、和全局处理的融会贯通然而,被用来与ZE__X沟通的大部分代码是标准的“锅炉钢板”代码,这对于任意一个客户程序来说都是普通的这个代码已被全部编写完毕,放在一个被称为ZCLIENT的单一源代码模块程序中ZCLIENT以ZE__X的源代码形式被提供,可_____(只要保留著作权),以及在新的扩展程序中使用ZCLIENT程序ZCLIENT显然是处理所有与ZE__X的信息传送在ZCLIENT内部嵌入是一个对被称为“用户函数”名称的单一函数的调用这个函数被放在一个由用户提供的单独的C语言程序中,和ZCLIENT一起被编辑,来建立这个可执行扩展程序当ZE__X调用这个扩展程序时,开始先在ZCLIENT中执行ZCLIENT建立了DDE传输,然后调用用户函数在用户函数中,由ZCLIENT提供的两个函数,PostRequestMessage和GetString,都是通常被要求用来从ZE__X中得到需要的数据的函数然后这些数据作为一个文本数据或图形数据形式被格式化,再传回ZE__X,显示出来PostRequestMessage的语法结构如下PostRequestMessageszItemnameszBuffer;szItemname包含了要求的项目的名称可用的项目名称在这一章的前面部分已被说明然后,将要求的数据传送回字符串szBuffer中ZE__X通常提供逗号来分开数据,以及函数GetString来摘录这些单独的数据项GetString的语法结构如下GetStringszBuffernItemszSubString;字符串szBuffer是由PostRequestMessage得到的缓冲器整数nItem是要求的数据项的编号;0代表第一个数据项,1代表第二个数据项,等等符号szSubString保存了从nItem位置得到的字符串例如,为了得到一个镜头的名称,其代码应该是PostRequestMessage“getname”szBuffer;GetStringszBuffer0szLensName;现在,字符串szLensName中包含了这个镜头的名称因为“GetName”仅仅得到1个数据项,所以这个代码可以被缩短成只有一行PostRequestMessage“getname”szLensName;这里也有PostRequestMessage快速追迹大量光线的一个修改版本其函数为PostArrayTra__Message这个函数接受两个自变量缓冲器字符串,和光线数据数组的地址这里提供了使用PostArrayTra__Message的数组光线追迹代码的例子,被称为ARR_DEMO.C为了使用PostArrayTra__Message来追迹光线,必须先定义光线列表,然后必须制作一个专门的PostArrayTra__Message调用这是这个技巧的一个例子/*以标题数据填充RD的数组位置0*/RD
[0].x=
0.0;RD
[0].y=
0.0;RD
[0].z=
0.0;RD
[0].l=
0.0;RD
[0].m=
0.0;RD
[0].n=
0.0;RD
[0].opd=
0.0;/*这是我们设置模式的地方,模式0与GetTra__一样*/RD
[0].intensity=
0.0;RD
[0].w__e=0;RD
[0].error=25;/*追迹25条光线*/RD
[0].vi__ode=0;RD
[0].want_opd=-1;/*定义25条光线当然,你可以定义你想要的任意光线……*/k=0;fori=-2;I=2;I++{forj=-2;j=2;j++{k++;RD[k].x=
0.0;RD[k].y=
0.0;RD[k].z=doublej/
4.0;RD[k].l=doublej/
4.0;RD[k].m=
0.0;RD[k].n=
0.0;RD[k].opd=
0.0;RD[k].intensity=
0.0;RD[k].w__e=1;RD[k].error=0;RD[k].vi__ode=0;RD[k].want_opd=0;}}/*现在可去得到数据*/PostArrayTra__MessageszBufferRD;/*输出数据现在被存放在RD中,准备使用!*//*注意,仅仅用一行代码来追迹所有的光线*/使用ZCLIENT比自己编写所有的DDE传输代码要容易得多这个被追迹数组例子可从ARR_DEMO中得到,这个一个使用ZCLIENT得DDE代码例子一个使用ZCLIENT得扩展程序的例子PHASPLOT也有一个ZE__X类型的“设置”框,对于这个“设置”框的源代码被包括在“SurDlgProc”函数中的PHASPLOT.C中;它使用PHASPLOT.RC来定义这个对话框的界面由PhasPlot模板编写扩展程序_CODE.C,MY_CODE.RC)然后使用任意一个商业性好的、有效的C语言编辑器(Borland和MicroSoft都制造了优秀的工具)来建立一个新的方案,将这3个文件载入这个方案重新编辑,将这个方案建成一个测试EXE,来确保所有都是适当的然后,在用户函数和设置对话框函数内部编辑代码,使之适合你的要求图略,可参见使用手册第349页图形可参见使用手册第357页图形可参见使用手册第358页。