概要

這篇文章講解了：

1.在非序列模式中造成幾何錯(cuò)誤（錯(cuò)誤10561）的各種原因。

2.如何診斷這些錯(cuò)誤。

介紹

使用 OpticStudio 做設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須得知道得到的結(jié)果是否是正確的。尤其是在非序列模式下，復(fù)雜的幾何模型可以互相嵌套，此時(shí)如何知道建模是否有問(wèn)題呢？

在非序列模式或者混合序列模式中( Mixed Sequential/Non-Sequential Mode)，都可能會(huì)遇到幾何錯(cuò)誤。幾何錯(cuò)誤會(huì)在光線遇到幾何體的某些區(qū)域并無(wú)法繼續(xù)追跡的情況下。這些錯(cuò)誤會(huì)在軟件界面上彈出，并且同時(shí)寫(xiě)入光線數(shù)據(jù)庫(kù)用于后期分析。事實(shí)上，看到這些錯(cuò)誤未必證明系統(tǒng)有問(wèn)題，相反，這些錯(cuò)誤提示是用來(lái)告訴用戶更多的信息。分析這些錯(cuò)誤信息可以讓人確信系統(tǒng)建模的正確性。

當(dāng)遇到幾何錯(cuò)誤的時(shí)候，最重要的是要知道它們是如何產(chǎn)生的，以及如何找到這些信息。在 OpticStudio 中內(nèi)建了一些重要的工具來(lái)，它們可以回答上述問(wèn)題。

幾何錯(cuò)誤發(fā)生的原因不唯一。在本文中我們會(huì)介紹最常見(jiàn)的幾種幾何錯(cuò)誤的原因，并且說(shuō)明如何找到并修正它們。這些方法可以幫助您診斷復(fù)雜的文件，看看其中的幾何錯(cuò)誤是否需要著重考慮。最常見(jiàn)的三種幾何錯(cuò)誤的來(lái)源列表在下方：

錯(cuò)誤信息中包含了什么內(nèi)容？

在混合系列模式出現(xiàn)幾何錯(cuò)誤的時(shí)候，絕大多數(shù)情況都是因?yàn)殄e(cuò)誤的入口或出口位置擺放。如果切換進(jìn)純非序列模式中，錯(cuò)誤信息會(huì)包含很多有用的內(nèi)容，即光線在何處發(fā)生了幾何錯(cuò)誤。系統(tǒng)發(fā)出的幾何錯(cuò)誤提示類似于以下這個(gè)：

該錯(cuò)誤信息提示了第一根光線就沒(méi)能正確追跡。

1.第一行 – 第一行包含了非序列物體表面序號(hào)以及發(fā)出光線的光源物體序號(hào)。此處“非序列物體表面”指的是混合序列模式中作為非序列入口的那個(gè)表面。如果在混合序列模式文件中有超過(guò)一個(gè)的非序列物體，那么這個(gè)序號(hào)將會(huì)很有用。在純非序列模式中，此“非序列物體表面”序號(hào)永遠(yuǎn)為1。光源序號(hào)則代表了非序列物體編輯器中光源物體的號(hào)碼。請(qǐng)注意，如果光源序號(hào)為0則代表了錯(cuò)誤光線來(lái)自于混合序列模式中的序列入射光。

2.第二行 – 第二行指示了發(fā)生幾何錯(cuò)誤的非序列物體序號(hào)。

3.第三行與第四行 – 第三行和第四行說(shuō)的是光線出射位置的在全局坐標(biāo)下的位置與方向余弦。對(duì)于混合序列模式系統(tǒng)，全局坐標(biāo)會(huì)以入口的頂點(diǎn)最為參考。請(qǐng)注意，在更新混合模式系統(tǒng)的時(shí)候 OpticStudio 在后臺(tái)會(huì)發(fā)出一些特定的光線來(lái)確定系統(tǒng)的基本屬性。因此，如果發(fā)生幾何錯(cuò)誤，那么該錯(cuò)誤即來(lái)自于后臺(tái)發(fā)出的光線中的一條。而發(fā)生錯(cuò)誤的光線，未必就是用戶在 3D 布局圖里面繪制的光線。

綜上所述，有時(shí)候幾何錯(cuò)誤發(fā)生的位置會(huì)顯而易見(jiàn)，但有時(shí)候還是需要分析光線傳播的路徑才能有效判斷。由于我們已經(jīng)有了錯(cuò)誤光線的起始點(diǎn)坐標(biāo)和方向余弦，我們便可以建立一個(gè)光線光源( Source Ray )來(lái)模擬該錯(cuò)誤光線傳播通過(guò)系統(tǒng)的情形。OpticStudio 內(nèi)置了一個(gè)工具來(lái)自動(dòng)創(chuàng)建錯(cuò)誤光線，用于分析。

“生成錯(cuò)誤光線”( Create Error Ray )工具

每當(dāng)幾何錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，OpticStudio 會(huì)儲(chǔ)存那根光線的起始點(diǎn)坐標(biāo)和方向余弦。這些信息可以用來(lái)創(chuàng)建一根光線來(lái)復(fù)盤(pán)之前的幾何錯(cuò)誤。當(dāng)幾何錯(cuò)誤發(fā)生之后，您可以讓 OpticStudio 生成一個(gè)光線光源來(lái)作為錯(cuò)誤光線。方法如下：Setup > Create Error Ray:

點(diǎn)擊這個(gè)按鈕之后，OpticStudio 便會(huì)自動(dòng)在非序列物體編輯器里面根據(jù)相應(yīng)的坐標(biāo)和方向余弦生成光線光源，同時(shí)把其他光源的分析光線條數(shù)和陳列光線條數(shù)同時(shí)設(shè)為0。當(dāng)用以分析幾何錯(cuò)誤的光線建立之后，您就可以通過(guò)布局圖，光線數(shù)據(jù)庫(kù)查看器等功能來(lái)分析診斷造成幾何錯(cuò)誤的原因。在分析的時(shí)候，建議臨時(shí)開(kāi)啟“忽略追跡錯(cuò)誤”，以避免 OpticStudio不斷地報(bào)告錯(cuò)誤：

請(qǐng)注意這個(gè)選項(xiàng)是全局的，選擇后會(huì)自動(dòng)勾選上光線追跡選項(xiàng)中的“忽略錯(cuò)誤”復(fù)選框：

如果要保存并查看光線追跡的詳細(xì)信息，請(qǐng)勾選“忽略錯(cuò)誤”并把光線數(shù)據(jù)保存成指定的文件名（擴(kuò)展名為 .ZRD ）。

在光線數(shù)據(jù)庫(kù)里（分析>光線追跡分析>光線數(shù)據(jù)庫(kù)查看器），您可以查看光線傳播的詳細(xì)情況，并方便地找到光線在何處發(fā)生了錯(cuò)誤（在 Z 列中用*標(biāo)記）。用這個(gè)方法您可以看到光線發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)所在地物體序號(hào)、物體的表面序號(hào)，以及完整地光線傳播路徑。如果要對(duì)模型進(jìn)行修改以避免錯(cuò)誤，這個(gè)技巧便十分重要。

鏡頭設(shè)計(jì)是在 Zemax 順序模式下完成的。

幾何錯(cuò)誤對(duì)系統(tǒng)的影響

幾何錯(cuò)誤可能來(lái)自于模型中錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致不正確的光線追跡結(jié)果。但是，在一些設(shè)置完全正確的系統(tǒng)中也有可能會(huì)出現(xiàn)偶然幾根光線的幾何錯(cuò)誤，其主要原因是光線打到了表面之間的不連續(xù)處，以至于軟件無(wú)法計(jì)算下一步追跡的方向。這樣的錯(cuò)誤光線會(huì)被 OpticStudio 的算法舍棄。在多數(shù)情況下，只要追光后“能量損失（錯(cuò)誤）”這個(gè)值相比于光源的總光強(qiáng)而言非常小，那么這些個(gè)別的錯(cuò)誤光線就能安全地被忽略掉。

上述數(shù)據(jù)是絕對(duì)大小，而非相對(duì)值（如：瓦特）。如果能量損失的值較大，那么需要進(jìn)一步調(diào)查其原因。如果能量損失值很小，那么這些問(wèn)題就可以忽略掉，且認(rèn)為結(jié)果是正確的！

總結(jié)

當(dāng) Optic Studio 不知道下一步該如何追跡光線的時(shí)候，便會(huì)產(chǎn)生幾何錯(cuò)誤。常見(jiàn)的原因是物體或者表面的構(gòu)建或者位置擺放有問(wèn)題。具體包括：

1.混合模式下錯(cuò)誤的入口與出口的位置

2.錯(cuò)誤的非序列光源位置

3.無(wú)效的實(shí)體模型

您可以參考系統(tǒng)發(fā)出的幾何錯(cuò)誤信息來(lái)尋找錯(cuò)誤發(fā)生的位置。有的系統(tǒng)中幾何錯(cuò)誤無(wú)法完全避免，但是少數(shù)的幾個(gè)幾何錯(cuò)誤是無(wú)關(guān)緊要的，可以忽略。