本記事では、OpticStudio のシーケンシャルモードで 3 次元光学系、偏芯（軸外し）光学系を設定する基本的な方法を紹介します。

著者 Takashi Ishikawa

ダブルガウス レンズのサンプルを構成するレンズは軸対称です。このため、各面は前の面から Z 方向に一定の距離だけ離れた場所に配置されています。光学部品が互いに傾斜または偏心しているような光学系は、どのように扱えばいいのかを考えてみます。

2 番目のエレメント(絞りの後の二枚レンズと一枚レンズ) が、1 番目のエレメントに対して傾斜し、同時に偏心しているとします。レンズ データ エディタの面 7 をクリックし、そのままドラッグして、面 7 ～ 11 を強調表示します。または、面 7 をクリックしてから、Shift キーを押したまま↓キーを押して、面 7 ～ 11 を強調表示します。

レンズ データ エディタのツールバーで [ティルト/ディセンタ エレメント] (Tilt/Decenter Elements) アイコンをクリックして、表示されたウィンドウで次のように設定します。

[OK] をクリックしてから、[システム](System) ... [全てを更新](Update All) をクリックして、開いているすべてのウィンドウを更新します。[レイアウト] (Layout) プロットに「非軸対称光学系では 2D レイアウト表示を実行できません」 (Cannot perform 2D layout on non-axial system) という警告が表示されます。この警告を閉じ、[解析](Analyze) タブをクリックして、[システム ビューア](System Viewers) グループで [シェーデッド モデル] (Shaded Model) を選択します。ここで次のように設定します。

この図から、第 2 のエレメントが y 方向 (シェーデッド モデルの上方向) にシフトし、x 軸 (画面の奥に向かう方向) を中心に回転していることがわかります。3D レイアウト ウィンドウの任意の場所をクリックして、ウィンドウをアクティブにします (タイトル バーが他の OpticStudio 解析ウィンドウのタイトル バーより明るく表示されます)。このレイアウトはマウスを使用して回転できます。また、このウィンドウの [設定] (Settings) ダイアログ ボックスにある [回転 X/Y/Z](Rotation X/Y/Z) を使用して回転することもできます。

レンズ データ エディタに戻ると、設計に新しい面が 2 つ追加され、エディタの列が増えていることがわかります。

追加された面は、座標ブレーク (CB) 面という面です。座標ブレーク面には光学的な効果はなく、前の面の座標系を基準として新しい座標系を定義するにすぎません。最初の CB 面をクリックして、エディタの右方向にスクロールします。この面では、x 方向と y 方向へのディセンタ、さらに x、y、z の各軸を中心としたティルトを設定しています。前述のダイアログにこの図のとおりの値を入力していれば、[ディセンタ X] (Decenter X) が 2 mm、[X ティルト](Tilt About X) が 5°、[順番] (Order) フラグが 0 と表示されています。順番フラグの 0 とは、CB を「左から右」に実行することを意味します。つまり、最初に x 方向のディセンタを実行してから y 方向のディセンタ、その後で x 軸を中心としたティルトの順序で実行します。

次に、2 番目の CB を確認します。ここでは、[ディセンタ X] (Decenter X) が -2 mm、[X ティルト](Tilt About X) が -5°に設定されています。この設定により、最初の CB によるティルトとディセンタが元に戻されます。さらに、順序フラグがゼロではないので、CB は「右から左」に実行されます。つまり、2 番目の CB では 1 番目の CB による座標系の変更を取り消して、元の基準座標系に戻しています。

2 番目の CB のディセンタとティルトの値の横に P という文字が表示されています。これは、このパラメータに「ピックアップ ソルブ」が設定されていることを表します。[X ティルト] (Tilt About X) パラメータの P 記号をクリックすると、ピックアップ ダイアログが開きます。

この図のようにピックアップ ソルブを設定すると、面 13 のパラメータ 3 の値が、面 7 のパラメータ 2 と絶対値が同じで符号が反転した値に強制設定されます。光学系の中である部分を設定することで他の部分を自動的に設定できることから、ピックアップ ソルブはこのエディタの最も便利な機能のひとつです。

KA-01907