概述

在OpticStudio的序列模式中，您可以在不影響其他面的情況下使用虛擬面 (dummy surface)和求解類(lèi)型：拾取 (pickup)在透鏡數(shù)據(jù)編輯器 (LDE)及布局圖 (Layout)中顯示系統(tǒng)的入瞳和出瞳。這篇文章介紹了如何在透鏡數(shù)據(jù)編輯器中使用ZPL宏和主光線(xiàn)高度 (Chief Ray Height)求解厚度，以及如何在編輯器中隱藏虛擬面。

介紹

為了在透鏡數(shù)據(jù)編輯器和布局圖中顯示入瞳和出瞳面，我們需要在透鏡編輯器中插入虛擬面來(lái)模擬光瞳的位置。本文使用OpticStudio自帶的Double Gauss 28 degree field.ZMX文件作為示例，該文件位于Zemax根目錄下Samples > Sequential > Objectives文件夾中。對(duì)于序列系統(tǒng)，您可以在分析 (Analyze)選項(xiàng)卡 > 報(bào)告 (Report) > 詳細(xì)數(shù)據(jù) (Prescription Data)的報(bào)告中查看系統(tǒng)光瞳的數(shù)據(jù)。

對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，光瞳數(shù)據(jù)如下所示：

在OpticStudio中，入瞳位置總是參考于表面1，出瞳位置總是參考于像面的。為了減少對(duì)系統(tǒng)的改變，我們需要現(xiàn)在第一片透鏡前及像面前分別插入一個(gè)虛擬面。

根據(jù)光瞳的定義，光瞳的位置位于主光線(xiàn)與光軸的交點(diǎn)處，或者為主光線(xiàn)高度為0的地方。OpticStudio內(nèi)置了便捷的厚度求解功能，該功能可以快速求解特定表面的厚度以滿(mǎn)足近軸主光線(xiàn)在該表面處的高度為零。需要特別注意的是，這個(gè)求解類(lèi)型與其他求解類(lèi)型一樣，需要設(shè)置在光闌面 (STOP)之后。因此我們只能使用厚度求解計(jì)算出瞳位置。對(duì)于入瞳位置，我們可以使用ZPL宏求解進(jìn)行計(jì)算。OpticStudio內(nèi)置的求解類(lèi)型：光瞳位置 (Pupil Position)使用實(shí)際傍軸光線(xiàn)進(jìn)行計(jì)算而非近軸光線(xiàn)，因此可以用于離軸系統(tǒng)或使用近軸光線(xiàn)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算光瞳位置的系統(tǒng)。但在這篇文章中，我們采用主光線(xiàn)高度的計(jì)算方法，因?yàn)榻S光線(xiàn)（計(jì)算迭代周期更少）和實(shí)際光線(xiàn)（計(jì)算穩(wěn)定性更強(qiáng)）的計(jì)算結(jié)果偏差很小，在六位小數(shù)點(diǎn)精度之內(nèi)。

在開(kāi)始設(shè)置之前，我們需要插入四個(gè)虛擬面，其中兩個(gè)面在表面1之前，兩個(gè)在像面之前。本文將以D1-D4表示這些表面：

在開(kāi)始實(shí)際計(jì)算之前，我們首先需要對(duì)這些表面進(jìn)行設(shè)置。分別設(shè)置D2和D4表面厚度的求解類(lèi)型為拾取，使其分別拾取D1和D3的厚度，并設(shè)置縮放比例為-1。完成后您將會(huì)看到厚度參數(shù)的求解類(lèi)型標(biāo)記為“P”：

然后我們需要設(shè)置這四個(gè)表面及D2的下一個(gè)表面（下表標(biāo)記為D2 1）的表面屬性 (Surface Properties)，以使OpticStudio只畫(huà)出這些表面而不畫(huà)出經(jīng)過(guò)這些表面的光線(xiàn)。您需要在表面屬性中的繪圖 (Draw)選項(xiàng)卡中進(jìn)行如下設(shè)置：

現(xiàn)在讓我們先設(shè)置比較容易的出瞳面位置。您只需要選中D3面，設(shè)置該表面的厚度求解類(lèi)型為主光線(xiàn)高度 (Chief Ray Height)并保持高度值為0。設(shè)置完成后該厚度參數(shù)后會(huì)出現(xiàn)標(biāo)記“C”。此時(shí)主光線(xiàn)的參考球面的曲率半徑與出瞳面的厚度相同。因此您可以設(shè)置D4面的曲率半徑拾取D3面的厚度并設(shè)置縮放比例為-1：

對(duì)于入瞳位置的確定，我們需要使用ZPL宏求解。首先，在界面上方導(dǎo)航欄的編程選項(xiàng)卡中點(diǎn)擊新建宏 (New Macro)創(chuàng)建一個(gè)新的宏，并以L(fǎng)DE_EP為文件名保存。在這段宏程序中復(fù)制粘貼下面這段代碼：

SOLVEBEFORESTOP
SOLVERETURN OPEV(OCOD("ENPP"),0,0,0,0,0,0)

如果宏無(wú)需使用光線(xiàn)追跡的數(shù)據(jù)并且該宏求解需要設(shè)置在光闌面之前時(shí)，關(guān)鍵詞 (Keywords)“SOLVEBEFORESTOP”需要編寫(xiě)在ZPL宏的第一行，如上段代碼所示。當(dāng)宏需要使用光線(xiàn)追跡的數(shù)據(jù)時(shí)，使用該關(guān)鍵詞進(jìn)行的一些計(jì)算將不再有效，您可以瀏覽用戶(hù)手冊(cè)詳細(xì)了解如何正確使用“SOLVEBEFORESTOP”。數(shù)值函數(shù) (Numeric Functions) “OPEV(OCOD())”的組合是一個(gè)非常有效的方法來(lái)提取現(xiàn)有優(yōu)化函數(shù)操作數(shù)所能計(jì)算的數(shù)值結(jié)果，而不用在優(yōu)化函數(shù)編輯器中設(shè)置。

選中表面D1，設(shè)置厚度求解類(lèi)型為ZPL宏 (ZPL Macro)并在宏名稱(chēng)一欄輸入“LDE_EP”（輸入時(shí)不帶引號(hào)），需要注意的是該宏程序并非只能用于當(dāng)前系統(tǒng)，還可以應(yīng)用到其他系統(tǒng)之中：

現(xiàn)在您可以在布局圖中查看表示系統(tǒng)入瞳和出瞳的兩個(gè)虛擬面：

在某些系統(tǒng)中這個(gè)方法并不適用，例如在物方遠(yuǎn)心系統(tǒng)中系統(tǒng)入瞳位于物方無(wú)窮遠(yuǎn)處，因此光瞳無(wú)法在布局圖中顯示。