特定光线生成器(Critical Rayset Generator)





仅Ansys Zemax OpticStudio的专业版和旗舰版提供此功能。

特定光线生成器创建了一个"特定"的光线集合,以确保在非序列模式中对原始序列模式系统所做的更改(例如通过添加元件或光学安装座以减少杂散光效应)不会产生负面的影响。  它会创建一个.CRS文件,该文件在非序列模式中可使用特定光线比对(Critical Ray Tracer)或者作为源文件(Source File)物体。

如果满足以下任一条件,则特定光线生成器(Critical Rayset Generator)发出错误并中止:

  • 存在散射。
  • 孔径类型不是光阑尺寸浮动(Float by Stop Size),物方空间NA,或者物方锥角。
  • 光线瞄准(Ray Aiming)处于关闭状态。
  • 任何表面(除了坐标断点面和被忽略的表面)都具有净口径或半直径等于零。
  • 存在多重结构。

特定光线生成器(Critical Rayset Generator)

光线数(Number of Rays) 用于定义在每个指定的视场和波长中,所显示的光线的数量。如果光线样式选择的是环簇光线,光线将沿光瞳扇形均匀分布或围绕周边均匀分布。如果光线样式选择的是列或者主光线与边缘光线,则该参数被忽略。"光线数"参数是基于实体模型和3D视图中的"光线数"参数的。  特定光线生成器和实体模型/3D视图之间有两个区别。  首先,"主光线与边缘光线"的光线样式总是产生5条光线。  其次,"主光线与环簇光线"的光线样式将在环中绘制N-1条光线。  如果光线都是渐晕的,CRS文件中的光线数可能会少于此处选择的参数。

光线样式(Ray Pattern) 选择主光线与边缘光线、XY扇形图、X扇形图、Y扇形图、主光线与环簇光线、列或网格来指示光线追迹的样式。  "列"选项表示要追迹的光线是用户定义并列在文件中的;请查阅3D视图中Raylist文件格式(Raylist File Format)的讨论以获取有关Raylist文件格式的更多信息。

光线文件(Ray File) 用于"列"光线样式下用户定义光线的文件。请查阅3D视图中Raylist文件格式(Raylist File Format)的讨论以获取有关Raylist文件格式的更多信息。

输出文件(Output File):用于存储特定光线组的文件。

视场,轴上视场(否则采用全部视场)(Fields, On Axis Only (Otherwise Use 'All')) 选中时,光线追迹只能始于轴上的视场点。  未选中时,追迹所有视场点。

波长、主波长(否则采用全部波长)(Wavelengths, Primary Only (Otherwise Use 'All')):选中时,只追迹主波长。  未选中时,追迹所有波长。

有效输入距离(Effective Input Distance) 这是从插入的虚拟表面的顶点到下一个表面的顶点的距离,用于记录光线的起始位置。  它只适用于无限远共轭系统。  有关详细信息,请参阅"详述"部分。

状态(Status):渐晕或被遮挡的光线不会保存到.CRS文件。如果系统包含孔径、净口径或半直径的求解不是自动(Automatic),则特定光线比对工具对话框会出现警告,以提醒用户光线可能在生产系统中存在渐晕。

详述(Discussion)

一旦成品系统设置完毕,需要为系统添加额外的组件以协助机械装配以及减少杂散光。这些组件可以在OpticStudio的非序列模式下或通过LensMechanix进行添加。添加这些组件后,确保系统的性能不会降低对用户来说很重要。确定这一点的根本途径是在添加这些组件之前和之后查看系统中的"特定"光线的行为。特定光线生成器允许用户通过序列模式术语(例如:"仅使用主光线与边缘光线"等等)来定义特定光线组。  一旦进入非序列模式,用户可以通过特定光线生成器在该特定光线组上运行特定光线比对。

特定光线生成器生成一个由用户选择的包含表格中所有光线的ASCII.CRS文件。该表格有一个包含数字或光线(N)的标题行、单位标记,以YYYYMMDD格式创建文件的日期,光线组标记(枚举7个选项中的哪一个用于定义光线组)和用于测量最终段光线位置的探测器的关于x、y和z轴的倾斜。   单位标记:0为米、1为英寸、2为厘米、3为英尺、4为毫米。光线组标记:0为XY扇形图、1为X扇形图、2为Y扇形图、3为环簇光线与主光线、4为列光线、6为网格光线、8为边缘光线与主光线。  如果像平面位于镜像空间中,则围绕其他倾斜的X轴会有额外的180度旋转。  这确保图像平面的"前方"对应于特定光线比对的探测器的前面。

还有第二个标题行描述了其余数据中的每一列。  这行是注释,如果.CRS文件是手动创建的,则无关紧要。

然后在表中有N行数据,每行包含以下列:

光线起点的XYZ位置数据

光线起点的LMN方向余弦数据

光线的波长(以微米为单位)

一栏强度值,全部设置为1.0

光线初始视场点编号

指示光线样式是主光线、边缘光线或是X扇形图、Y扇形图、XY扇形图、网格、环或列的一部分的标记

光线终点的XYZ位置数据(在像平面上)

光线终点的LMN方向余弦数据(在像平面上)

光线起点和终点的XYZ以及LMN数据,都与全局参考面的顶点有关联。  这些行的格式与非序列模式下的SDF格式类似。像SDF文件一样,以"!"开头的行是注释行,并被忽略。

由于落在物体边缘的胶合距离内的光线以非序列模式终止,因此当我们追迹特定光线的边缘光线时,我们不会在序列模式将它们追迹到光瞳的确切边缘。  相反,对于孔径类型为"物方空间NA"或"物方锥角"的系统,我们将它们追迹到已转换为"光阑尺寸浮动"孔径类型或1E-6*(孔径值)的系统中,以50*(默认胶合距离)进行追迹。

光线列表中的用户自定光线没有视场点,因此在.CRS文件中将它们列为"0"。

.CRS文件中使用的光线标记为:

0表示主光线
1表示边缘光线
2表示网格光线
3表示环簇光线
4表示Y扇形图的一部分的光线,既不是主光线也不是边缘光线
5表示X扇形图的一部分的光线,既不是主光线也不是边缘光线
6表示XY扇形图的一部分的光线,既不是主光线也不是边缘光线
7表示列的一部分的光线

使用.CRS文件作为光源文件物体(Source File Object)

在非序列模式下可以将特定光线文件作为光源文件(Source File)物体。  这使得特定光线组可以像其他光源文件一样被追迹和分析。

关于有效输入的详细信息

此选项仅适用于无限远共轭系统。对于这样的系统,由于在非序列模式中的光线不能从无穷远处开始,所以用户必须在特定光线组中定义光线的起始位置。  对于这些系统,特定光线生成器将插入一个虚拟表面,并记录光线在该表面上的位置作为起始点。  有效输入距离是从虚拟表面到下一个表面的距离。

允许最小的有效输入距离为10*(默认胶合距离),当前为1E-5,下面输入的任何值将被转换为1E-5。   对于无限远共轭系统,来自raylist文件中的用户自定义光线将从文件中列出的XYZ值开始,而不是有效输入距离。

如果投影到yz平面或xz平面时输入光线相对于z轴的角度大于90度,则虚拟表面必须是弯曲的。  特定光线生成器将设置虚拟表面的曲率等于未被忽略的或不是坐标断点的第一个面的曲率。  由于曲率的原因,特定光线生成器的上述最大有效输入距离不起作用。最大有效输入距离取决于虚拟表面的曲率和系统的详细信息。

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