概述

這篇文章介紹了什么是光瞳偏移 (Pupil Shift) 以及“自動計算光瞳偏移 (Automatic Calculation of Pupil Shifts)”功能是如何進(jìn)行計算的。本文使用的附件請從以下鏈接中下載：

什么是光瞳偏移

光線瞄準(zhǔn)算法是一個非常強(qiáng)大的功能，它可以在系統(tǒng)存在較大光瞳像差或光瞳存在傾斜/偏心時正確的瞄準(zhǔn)光線以確定光瞳位置。但是該算法需要首先找到一條到達(dá)光瞳表面的光線，再根據(jù)這條光線進(jìn)行迭代，來找到正確的光瞳坐標(biāo)。在默認(rèn)情況下，算法將首先嘗試計算近軸入瞳下的中心光線。如果這條光線沒有到達(dá)光瞳面，則算法將圍繞近軸入瞳嘗試計算不同方向的光線。然而，對于光瞳像差特別大或光瞳嚴(yán)重傾斜/偏心的系統(tǒng)來說，如果算法沒有找到任何光線可以到達(dá)光瞳面，則算法將無法確定物空間坐標(biāo)。在這種情況下，OpticStudio會提示如下錯誤信息：

當(dāng)光線瞄準(zhǔn)功能由于此原因而失敗時（這種情況較少出現(xiàn)），我們需要幫助給迭代算法輸入一個更合適的初始解。您可以在系統(tǒng)設(shè)置 > 光線瞄準(zhǔn)菜單中的光瞳偏移（需要在未勾選“自動計算光瞳偏移 (Automatically Calculate Pupil Shift)”的情況下進(jìn)行設(shè)置）中輸入預(yù)估坐標(biāo)偏移量，其中該偏移量參考于近軸入瞳中心點(diǎn)坐標(biāo)（默認(rèn)情況）。該參數(shù)只需確認(rèn)大致范圍即可，并且只有在算法無法確認(rèn)光瞳面時才需要進(jìn)一步提高精度。一旦OpticStudio成功追跡了一根到達(dá)光瞳面的光線，則算法在接下來的迭代計算中無需其他幫助。

當(dāng)開啟光線瞄準(zhǔn)功能時，系統(tǒng)將默認(rèn)勾選“自動計算光瞳偏移”。OpticStudio會自動計算近軸入瞳面與光瞳的差，并提供給光線瞄準(zhǔn)算法一個合適的初始解。本文接下來給出的示例將展示如何手動計算光瞳偏移。在OpticStudio中，自動計算的過程與下例使用的計算原理是相同的。

手動計算光瞳偏移

下面我們將展示如何手動計算光瞳偏移。打開本文提供的示例文件，初始系統(tǒng)的布局圖如下所示：

當(dāng)未開啟“光線瞄準(zhǔn)”功能時，我們可以看到數(shù)據(jù)報告 (Prescription Data) 中給出的系統(tǒng)近軸入瞳的Z軸位置。其中該參數(shù)為相對于當(dāng)前系統(tǒng)的表面1的距離：

在當(dāng)前示例系統(tǒng)中，表面1也是系統(tǒng)的全局坐標(biāo)參考面 (Global Coordinate reference Surface)，因此3D布局圖中的坐標(biāo)參數(shù)都是相對于表面1的，這和數(shù)據(jù)報告中入瞳位置的參考點(diǎn)是相同的。您可以在對應(yīng)表面的表面屬性 (Surface Properties) > 類別 (Type) 中設(shè)置全局坐標(biāo)參考：

在3D布局圖中將視圖調(diào)整至Y-Z平面并開啟窗口光標(biāo) (Active Cursor)，移動光標(biāo)至物體并讀取物體表面頂點(diǎn)的坐標(biāo)。我們將根據(jù)這個坐標(biāo)追跡一根實(shí)際光線至物體表面頂點(diǎn)（或附近的位置）。目前為止，我們不需要考慮坐標(biāo)讀取精度的問題。

將3D視圖調(diào)整至X-Z平面，使用相同的方法使用窗口光標(biāo)讀取表面頂點(diǎn)的X軸坐標(biāo)。設(shè)置完成后，將光線瞄準(zhǔn)設(shè)置為“實(shí)際 (Real)”并取消勾選“自動計算光瞳偏移”選項。將光標(biāo)測量的坐標(biāo)值輸入到光瞳偏移數(shù)據(jù)欄中。在本例中偏移參數(shù)為：X=0；Y=+30；Z=29.93-30（該結(jié)果與0接近，因此Z=0）。

需要注意的是，如果您在不設(shè)置任何光瞳偏移的情況下使用光線瞄準(zhǔn)，則系統(tǒng)將提示如前文所示 “無法確定物空間坐標(biāo)”的錯誤信息。當(dāng)完成光瞳偏移的輸入后，光線瞄準(zhǔn)算法將正確的定位光瞳的位置并追跡所需的光線以充滿光瞳。

自動計算光瞳偏移

在上一節(jié)中給出的例子只是用來說明光瞳偏移是如何計算的。在OpticStudio中的“自動計算光瞳偏移”選項將自動完成這一計算，并且系統(tǒng)在開啟近軸或?qū)嶋H光線瞄準(zhǔn)時會默認(rèn)勾選該功能。因此，光瞳偏移的XYZ坐標(biāo)輸入欄在勾“自動計算光瞳偏移”時會被隱藏。

然而當(dāng)取消勾選“自動計算光瞳偏移”時，系統(tǒng)將彈出XYZ軸光瞳偏移坐標(biāo)的輸入欄。

小結(jié)

這篇文章簡單介紹了開啟光線瞄準(zhǔn)時系統(tǒng)是如何計算光瞳偏移的。光線瞄準(zhǔn)是一個非常強(qiáng)大的功能，在絕大多數(shù)情況下它可以在沒有用戶干預(yù)的情況下計算出存在光瞳像差或傾斜/偏移光瞳的光瞳位置。當(dāng)開啟光線瞄準(zhǔn)功能時，系統(tǒng)默認(rèn)使用“自動計算光瞳偏移”功能。您也可以手動輸入光線瞄準(zhǔn)迭代算法的初始參數(shù)。