概述

?這篇文章簡單介紹了如何使用OpticStudio中的坐標(biāo)返回(Coordinate Return)功能。坐標(biāo)返回功能可以非常方便的使系統(tǒng)坐標(biāo)自動返回到目標(biāo)表面處。

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介紹

在OpticStudio的序列模式中，我們經(jīng)常會使用坐標(biāo)間斷(Coordinate Break)面，在當(dāng)前坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上定義一個新的系統(tǒng)坐標(biāo)。并且這類表面可以使光學(xué)表面在局部坐標(biāo)系中產(chǎn)生傾斜和偏心。坐標(biāo)間斷面具有很強(qiáng)的靈活性，它可以幫助您在設(shè)計中進(jìn)行表面或零件的傾斜和偏心。

但是，當(dāng)我們的系統(tǒng)中存在許多復(fù)雜的坐標(biāo)傾斜/偏心的坐標(biāo)間斷面嵌套在一起時，想要復(fù)原系統(tǒng)坐標(biāo)(將坐標(biāo)軸恢復(fù)與至之前某一表面相同)是很困難的。OpticStudio中的坐標(biāo)返回功能可以極大的簡化這一過程。

坐標(biāo)返回功能只能在坐標(biāo)間斷面這一面型的表面屬性中使用，您可以在坐標(biāo)間斷面的表面屬性中的傾斜/偏心選項卡中找到這一功能：

使用坐標(biāo)返回功能非常簡單。您只需要選擇坐標(biāo)返回的類型和想要返回的表面即可輕松完成。如果您選擇“無(None)”則會關(guān)閉坐標(biāo)返回功能，除此之外你可以選擇以下三種模式進(jìn)行坐標(biāo)返回：

僅方向(Orientation Only)：在這種情況下，系統(tǒng)只改變繞X,Y,Z軸的傾斜量來使系統(tǒng)坐標(biāo)軸方向與所定義表面坐標(biāo)軸方向一致。

XY方向(Orientation XY)：在這種情況下，系統(tǒng)會改變繞X,Y,Z軸的傾斜量和X,Y方向上的偏移量來使坐標(biāo)軸與所定義表面坐標(biāo)軸方向一致并且表面頂點(diǎn)的XY坐標(biāo)一致。但該選項不會改變坐標(biāo)間斷面的Z軸位置。

XYZ方向(Orientation XYZ)：該選項和“XY方向”一致，但同時會使Z軸坐標(biāo)返回至所定義表面的頂點(diǎn)位置。Z軸偏移量會設(shè)置在坐標(biāo)間斷面的厚度一欄中。這將使該坐標(biāo)間斷面的坐標(biāo)軸方向以及表面頂點(diǎn)的XYZ坐標(biāo)與所定義的表面完全一致。

復(fù)原系統(tǒng)坐標(biāo)

如果不使用坐標(biāo)返回功能，我們可以使用“虛擬”傳播來實(shí)現(xiàn)相同的功能，即將坐標(biāo)軸按原路返回至起始點(diǎn)。然而，當(dāng)系統(tǒng)中坐標(biāo)間斷的次數(shù)增加時，進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)溯源變得越來越困難，并且很容易產(chǎn)生錯誤。但是坐標(biāo)返回功能無需考慮之前存在多少坐標(biāo)系統(tǒng)以及坐標(biāo)間斷面的順序是哪一種。

示例文件中CoordinateReturn_Start的數(shù)據(jù)和布局圖如下圖所示，當(dāng)前S3表面的坐標(biāo)軸方向與物空間坐標(biāo)軸方向相同，由于系統(tǒng)坐標(biāo)在S1表面后(在本例中該表面沿X軸方向旋轉(zhuǎn)了20°)沿偏轉(zhuǎn)后的Z軸傳播了一段距離，因此我們需要在S2和S3表面之間引入一定量的Y方向偏移，使S3表面的坐標(biāo)軸及表面頂點(diǎn)的XY坐標(biāo)與物空間坐標(biāo)軸一致。

?如果我們想要定義表面S3的坐標(biāo)軸方向及頂點(diǎn)的XY坐標(biāo)與物空間一致，我們可以采用以下方法中的一種：

·手動計算S1表面后對應(yīng)傾斜坐標(biāo)系統(tǒng)中軸向傳播距離的Y方向偏移量，并設(shè)置偏移

·使用“虛擬傳播”方法使坐標(biāo)軸按原路返回到表面2(第一個坐標(biāo)間斷面)，并復(fù)原X軸傾斜

·使用OpticStudio的坐標(biāo)返回功能，自動將坐標(biāo)軸復(fù)原為與表面1一致(第一個坐標(biāo)間斷面之前的虛擬面)

在如示例文件這樣簡單系統(tǒng)中，使用以上任意一種方法都可以實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)復(fù)原。但是如果系統(tǒng)中包含多層嵌套的坐標(biāo)間斷面時，手動計算和原光路返回會變得非常麻煩。這也是我們在實(shí)際建模中經(jīng)常會遇到的情況。

使用坐標(biāo)返回功能

讓我們實(shí)踐一下之前介紹的第三種方法，使用快捷的坐標(biāo)返回功能。如前文所述，S2表面(透鏡編輯器中的表面5)由于S1表面后光軸發(fā)生了傾斜并傳播一段距離，因而產(chǎn)生了一定的Y方向偏移。我們想要將S3表面的坐標(biāo)軸返回至與物空間坐標(biāo)軸重合。其中透鏡編輯器中的表面1的坐標(biāo)軸與物空間坐標(biāo)軸一致，又因為本例中物體位于無窮遠(yuǎn)處，因此我們將“至表面(To Surface)”選為表面1。

在像面前插入一個空白面，并將表面類型設(shè)為坐標(biāo)間斷面。在設(shè)置坐標(biāo)返回之前，我們必須先對表面5和表面6的厚度進(jìn)行修改。我們想要S2和S3的間距為20個透鏡單位，但我們首先要將系統(tǒng)的坐標(biāo)軸偏移到與物空間坐標(biāo)軸一致。因此，將表面5厚度設(shè)為0并將表面6厚度設(shè)為20，如下圖所示：

打開表面6的表面屬性菜單并點(diǎn)擊傾斜/偏心(Tilt/Decenter)選項卡。

在本例中我們需要改變沿XYZ軸傾斜量以及XY方向偏心量來使坐標(biāo)軸復(fù)原到與物空間一致。我們不希望OpticStudio將返回后的S3表面頂點(diǎn)與表面1頂點(diǎn)重合，因此將坐標(biāo)返回類型選為“XY方向”(不考慮Z方向偏移)，并將“至表面”選為表面1。

設(shè)置完成后，系統(tǒng)對表面6坐標(biāo)間斷面的傾斜偏心參數(shù)做出了修改，如下圖所示。參數(shù)右側(cè)的字母R表示該參數(shù)由坐標(biāo)返回功能控制，其代表的意義和其他求解類型相似。每次運(yùn)行坐標(biāo)返回后，原參數(shù)值的求解類型、變量或在多重結(jié)構(gòu)中控制的數(shù)據(jù)都將被替換為坐標(biāo)返回功能計算的結(jié)果。

在本例中，我們只需修改Y方向偏心即可將S3的坐標(biāo)軸恢復(fù)至與表面1坐標(biāo)軸重合。Y方向的偏移量實(shí)際為20*sin(20) = 6.8404個透鏡單位。您可以在分類數(shù)據(jù)報告(Prescription Data)中查看頂點(diǎn)坐標(biāo)偏移：

小結(jié)

坐標(biāo)返回功能非常靈活，它不需要進(jìn)行傳統(tǒng)的“反向傳播”或手動計算所需要的傾斜和偏心參數(shù)。并且坐標(biāo)返回功能使用簡單，無論坐標(biāo)之前的系統(tǒng)進(jìn)行了多少次變換，坐標(biāo)軸都能調(diào)整到相應(yīng)的位置。