本文介紹了如何通過使用 ZPLM 優(yōu)化操作數(shù)在評價函數(shù)編輯器 (Merit Function Editor )中使用 ZPL 宏定義復(fù)雜的優(yōu)化目標(biāo)。本文介紹了如何使用 ZPLM 約束系統(tǒng)的質(zhì)心，以確保其能正確地平衡。（聯(lián)系我們獲取文章附件）

簡介

OpticStudio 中有將近400個操作數(shù)，幾乎可以將任何感興趣的值作為目標(biāo)，包括SINE，PROD，SQRT 等數(shù)學(xué)操作數(shù)，可以定義詳盡的評價函數(shù)。有時所需的值需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，但是無法在評價函數(shù)編輯器中執(zhí)行。在這種情況下，可以使用優(yōu)化操作數(shù) ZPLM 執(zhí)行宏來確定操作數(shù)的值。運(yùn)行宏，并使用 OPTRETURN 關(guān)鍵字將值返回給評價函數(shù)。

ZPLM 操作數(shù)

ZPLM 操作數(shù)包含六個參數(shù): Mac#, Data, Hx, Hy, Px, Py

· Mac# 是 OpticStudio 應(yīng)該執(zhí)行的宏的編號。應(yīng)將與 ZPLM 操作數(shù)一起使用的宏另存為 ZPLnn.zpl，其中，00 ≤ nn ≤ 99。

例如，ZPLM 調(diào)用宏 ZPL03.zpl 時，Mac# 應(yīng)該為3。

· Data 是由宏計(jì)算出來的數(shù)據(jù)值。單個宏中最多可以計(jì)算51個數(shù)據(jù)值 (0 ≤ Data ≤ 50)。為了提高效率，僅當(dāng) Data = 0 時才執(zhí)行宏；否則，將使用來自先前宏調(diào)用的數(shù)據(jù)（即 Data = 0，至少需要調(diào)用一次）。

· Hx, Hy, Px, 和 Py 是可以傳遞給宏以用于計(jì)算的值，它們不一定必須是歸一化的視場/光瞳坐標(biāo)：

下面的示例將說明與 ZPLM 優(yōu)化操作數(shù)一起使用的宏的定義。

ZPLM 示例：質(zhì)心約束

在某些光學(xué)系統(tǒng)（瞄準(zhǔn)鏡，雙筒望遠(yuǎn)鏡，安裝在三腳架上的照相機(jī)等）中，質(zhì)心是要考慮的重要的機(jī)械因素。假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)瞄準(zhǔn)鏡，其中一個約束條件是使系統(tǒng)平衡。這意味著，質(zhì)心（CM）應(yīng)該位于前組元件和后組元件之間的中間位置。 加載示例文件：\Zemax\Samples\Sequential\Afocal\Afocal Riflescope.zmx

出于本示例的目的，將做出一些簡化示例的假設(shè)：

· 所有透鏡均旋轉(zhuǎn)對稱

· 所有材料為均勻介質(zhì)

· 每個透鏡的質(zhì)心都位于頂點(diǎn)的中間（嚴(yán)格來說，這僅適用于曲率相等且符號相反的透鏡）

表面1是全局坐標(biāo)參考（GCRS）

要限制質(zhì)心的位置需要有以下參數(shù)：

· 每個元件的全局位置

· 每個元件的質(zhì)量

· 系統(tǒng)總長（前透鏡至后透鏡）

因此，將使用以下 ZPL 函數(shù)和關(guān)鍵字：

· GLCZ() 函數(shù)返回表面的全局 z 坐標(biāo)

· OPEV() 函數(shù)使用 TMAS 優(yōu)化操作數(shù)提取元件的質(zhì)量

· GETSYSTEMDATA 關(guān)鍵字返回總光路長度（表面1到像面）

· OPTRETURN 關(guān)鍵字將數(shù)據(jù)返回到宏

ZPLM 宏代碼

文章附件中“質(zhì)心”宏，如下所示：（聯(lián)系我們獲取文章附件）

將宏另存為：ZPL01.ZPL，以便可以使用 Mac＃= 1調(diào)用它。

評價函數(shù)中的 ZPLM

在評價函數(shù)中，添加 Mac＃= 1，Data= 0 的 ZPLM 操作數(shù)，這將運(yùn)行宏并返回系統(tǒng)的質(zhì)心。

此處僅返回一個值，要返回其他值，只需在宏中添加額外的 OPTRETURN 行：

OPTRETURN data_number, value

在此示例中，不進(jìn)行優(yōu)化，但是，操作過程與其他操作數(shù)相同（即設(shè)置所需的目標(biāo)值和非零權(quán)重）。請注意，宏返回的值的單位可以是任意的，因此需要考慮ZPLM操作數(shù)的權(quán)重，以準(zhǔn)確地表達(dá)此目標(biāo)值相對于評價函數(shù)中列出的其他目標(biāo)值的重要性。特別是，此宏需要非常小的權(quán)重才能使ZPLM與其他針對系統(tǒng)性能的操作數(shù)保持平衡。

如前所述，ZPLM 可以使用最多四個值（Hx，Hy，Px，Py）將數(shù)據(jù)傳遞到宏。可以使用 PVHX(), PVHY(), PVPX(), PVPY() 數(shù)值函數(shù)在宏中訪問傳遞的值。在此示例中，可以將鏡筒質(zhì)心的位置和質(zhì)量傳遞給宏，以說明鏡筒和透鏡組合的質(zhì)心。

· Hx = 鏡筒質(zhì)心到系統(tǒng)中心的距離

· Hy = 鏡筒質(zhì)量 按照下圖修改宏，并將修改后的宏另存為ZPL02.zpl。

在評價函數(shù)中，將 Mac＃設(shè)置為2，輸入鏡筒質(zhì)心位置（Hx）和質(zhì)量（Hy）的值，并注意報告的數(shù)據(jù)值的變化：

切記：僅當(dāng) Data = 0 時才執(zhí)行宏，以提高評價函數(shù)的評估速度。