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OpticStudio中坐標(biāo)間斷的使用是非常靈活的。坐標(biāo)間斷可以以空間任何一點(diǎn)為中心傾斜和偏心光學(xué)表面或者光學(xué)元組件，而保持其他光學(xué)元件位置不變。

本文我們將介紹：

· 不影響其它光學(xué)元件位置的前提下，如何以光學(xué)元件前端點(diǎn)、中心以及空間任意一點(diǎn)為中心傾斜/偏心光學(xué)元件

如何利用全局坐標(biāo)檢查傾斜后整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)

范例文件初始結(jié)構(gòu)

范例文件的光學(xué)系統(tǒng)由3片凸平透鏡構(gòu)成,其中 3D Layout 以及鏡頭數(shù)據(jù)編輯器 ( LDE )圖如下所示：

注意圖中 A、B、PP 點(diǎn)為軸上固定點(diǎn)，其位置分別與未經(jīng)傾斜或者偏心時(shí)透鏡2前、后表面中心位置以及透鏡2中心位置相同。

從 LDE 中可以看出物體位于無(wú)窮遠(yuǎn)，光闌位于透鏡1前表面，第六行和第七行為透鏡2的前后兩個(gè)表面。為了方便觀察，我們用半徑為無(wú)窮大的平面將透鏡分隔開(kāi)(表面5、9和12)。

以透鏡2前端點(diǎn)為中心傾斜/偏心透鏡2

具體設(shè)置步驟如下：

1.表面5后插入一個(gè)坐標(biāo)間斷面(表面6),此時(shí)表面6的中心點(diǎn)與透鏡2的前端點(diǎn)重合( A 點(diǎn))。為了方便觀察我們可以在備注欄中備注：pivot point at A ?！癟ilt About X ”設(shè)置為5°，實(shí)現(xiàn)傾斜。

2.表面8后插入一個(gè)坐標(biāo)間斷面(表面9),表面9的“ Tilt/Decenter ”的 “Coordinate Return”設(shè)置為“ Orientation, XYZ ”，“To Surface ”選擇表面6。實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)回歸，使其回歸到坐標(biāo)間斷前所在位置。因此此時(shí)透鏡2的前端點(diǎn)位于B點(diǎn)。

3.表面9后插入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面(表面10)，厚度為透鏡2的厚度3mm，使透鏡2的前端點(diǎn)再次回到 A 點(diǎn)。

執(zhí)行每一步后3D Layout 和 LDE 分別如下所示：

我們可以用 Layout 圖檢查坐標(biāo)是否正確，但是在 Layout 圖中我們不能檢查微小的傾斜或者偏心。因此如果想要檢查微小的傾斜或者偏心，最好是查看系統(tǒng)中每個(gè)元素的全局坐標(biāo)。

在“Analysis / Report / Prescription Data ”中打開(kāi)全局坐標(biāo)并僅勾選“ Global Vertex ”。

每個(gè)光學(xué)元件的全局坐標(biāo)將在輸出窗口中列出，從中可以得到如下結(jié)論：

1、第10個(gè)表面到第15個(gè)表面并未發(fā)生傾斜或者偏心，因?yàn)榈?0個(gè)表面到第15個(gè)表面的旋轉(zhuǎn)矩陣只包含了1和0，并且透鏡3和像面的 Y 軸坐標(biāo)都為0即這些曲面中心位于系統(tǒng)坐標(biāo)軸上。(請(qǐng)注意：10負(fù)16次方級(jí)別的數(shù)字為系統(tǒng)誤差，可以視為0)。

2、鏡頭2已傾斜5°：表面6到表面7的“ Tilt X ”為5。

以透鏡中心為圓點(diǎn)傾斜透鏡

如果我想要以透鏡中心為圓點(diǎn)傾斜透鏡，我可以使用類(lèi)似于上述的方法

1、坐標(biāo)間斷面移至透鏡中心點(diǎn)，傾斜。

2、將坐標(biāo)軸返回坐標(biāo)間斷面前方，撤消傾斜和傾斜。

3、恢復(fù)初始坐標(biāo)系統(tǒng)。

傾斜后系統(tǒng)的 3D Layout 以及 LDE 圖如下所示。透鏡2傾斜5°，傾斜中心為透鏡中心位置，即點(diǎn) A 和 B 之間的一半。注意觀察 LDE 中，第6、7、10和11個(gè)表面。其中第7、10個(gè)表面為坐標(biāo)間斷面。

具體的設(shè)置步驟如下

1.在表面5后插入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面(表面6)，其厚度為1.5mm即透鏡2厚度的一半。此時(shí)透鏡2的前端點(diǎn)為 PP 點(diǎn)，中心點(diǎn)為 B 點(diǎn)。

2.表面6之后插入坐標(biāo)間斷面(表面7)，厚度設(shè)置為“拾取求解”：“ From Surface”設(shè)置為6，“Scale Factor ”設(shè)置為-1。“Tilt about X”同樣設(shè)置為5°。OpticStudio先以PP點(diǎn)為中心傾斜5°。

因?yàn)樽鴺?biāo)間斷面的厚度設(shè)置為-1.5mm，所以?xún)A斜5°之后，OpticStudio 會(huì)再以 PP 點(diǎn)為起點(diǎn)左移1.5mm。此時(shí)透鏡2的前端點(diǎn)回到 A 點(diǎn)位置。此時(shí)透鏡2之后的光學(xué)元件也傾斜了5°。

3.表面9之后再插入一個(gè)坐標(biāo)間斷面(表面10)執(zhí)行坐標(biāo)回歸，使其回歸到坐標(biāo)間斷前所在位置并撤消傾斜和偏心。表面9的“ Tilt/Decenter ”的 “ Coordinate Return ”設(shè)置為“ Orientation, XYZ ”，“ To Surface ”選擇表面6。

4.表面10后插入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面(表面11)，厚度為1.5mm，使得透鏡2的中心位置回到 PP 點(diǎn)。

以空間任意一點(diǎn)為中心傾斜

上述情況都是特殊情況。OpticStudio 也可以以空間任意一點(diǎn)為中心傾斜/偏心光學(xué)元件

例如，假如我想將鏡頭將透鏡2沿著X軸傾斜7°。傾斜中心為透鏡2中心點(diǎn)上方20mm處。傾斜后系統(tǒng)的 3D Layout 以及 LDE 圖如下所示。

從 LDE 圖中可以看出。鏡頭2前表面和后表面分別添加了三個(gè)表面。盡管系統(tǒng)看似復(fù)雜，但是大部分的數(shù)值都是 OpticStudio 自動(dòng)計(jì)算的。

我們僅需進(jìn)行一次設(shè)置。就可以將中心點(diǎn)設(shè)置在以空間中任意位置。

鏡頭前的三個(gè)面用于將坐標(biāo)間斷表面中心與空間任意一點(diǎn)重合，執(zhí)行傾斜并返回。鏡頭后的三個(gè)面進(jìn)行相同的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)透鏡2后面的光學(xué)系統(tǒng)撤銷(xiāo)傾斜以及坐標(biāo)回歸。

因此在第7個(gè)表面輸入數(shù)值，可以對(duì)透鏡2實(shí)現(xiàn)任意的傾斜或者偏心的組合。在第6個(gè)表面輸入數(shù)值可以使以空間任意一點(diǎn)為中心點(diǎn)。

以下為設(shè)置步驟：

1.在表面5后面插入坐標(biāo)間斷面(表面6)，設(shè)置相應(yīng)的厚度、傾斜度、偏心度，使得表面6的中心與我們定義的空間任意一點(diǎn)重合。本例中，我們假設(shè)任意一點(diǎn)位于透鏡2中心點(diǎn)上方20mm處。

2.在表面6后面再插入坐標(biāo)間斷面(表面7)實(shí)現(xiàn)傾斜。本例中，設(shè)置沿X軸傾斜7°。

3.在表面7后面再插入坐標(biāo)間斷面(表面8)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)回歸。所有參數(shù)都設(shè)置為“拾取求解”，“From Surface”設(shè)置為6，“Scale Factor”設(shè)置為-1，注意“ Order ”設(shè)置為1。

4.在表面10后面再插入坐標(biāo)間斷面(表面11)，將透鏡2后的光學(xué)元件返回到執(zhí)行步驟2之后的位置。

5.在表面11后面再插入坐標(biāo)間斷面(表面12)，將透鏡2后的光學(xué)元件返回到執(zhí)行步驟1之后的位置。

6.在表面12后面再插入坐標(biāo)間斷面(表面13)，將透鏡2后的光學(xué)元件返回到初始結(jié)構(gòu)位置。

任何光學(xué)元件都可以使用相同的方法，在任意坐標(biāo)系統(tǒng)偏心和傾斜光學(xué)元件。

最后一個(gè)注意事項(xiàng)：當(dāng)設(shè)置軸外點(diǎn)中心點(diǎn)時(shí)，我們可以隱藏一些坐標(biāo)間斷面。當(dāng)我不經(jīng)常更改中心點(diǎn)位置時(shí)，這樣可以簡(jiǎn)化鏡頭數(shù)據(jù)編輯器。下圖顯示了簡(jiǎn)化之后的鏡頭數(shù)據(jù)編輯器。點(diǎn)擊需要隱藏的表面，右擊選擇“隱藏面”，即可隱藏該表面。

總結(jié)

1、坐標(biāo)間斷可以以任何一點(diǎn)為中心傾斜和偏心光學(xué)表面或者光學(xué)元件組，而保持其他光學(xué)元件位置不變。

2、通常，為了使鏡頭元件傾斜或者偏心，首先將坐標(biāo)間斷移動(dòng)到我們期望的中心點(diǎn)，進(jìn)行傾斜或者偏心，并從中心點(diǎn)返回。在鏡頭元件后，以同樣的操作撤銷(xiāo)元件后面光學(xué)元件的偏心或傾斜。

3、該方法適用于任何傾斜或者偏心的組合。

4、使用全局坐標(biāo)來(lái)檢查坐標(biāo)中斷是否設(shè)置準(zhǔn)確。

5、為了簡(jiǎn)化鏡頭數(shù)據(jù)編輯器，隱藏不經(jīng)常使用的行。