OpticsBuilder中的光线几何工具

本文将向用户介绍Zemax OpticsBuilder中的光线几何,并展示了Zemax示例文件中的各种光机示例。

作者 Flurin Herren 

附件下载

所有这些示例和功能都在Creo Parametric 4中展示,并提供了安装默认设置,所有示例文件都可以在以下目录中找到:

  • ..\Documents\Zemax\Samples\OpticsBuilderCreo

简介

Zemax OpticsBuilder帮助CAD用户将来自Zemax OpticStudio的完整光学设计直接转换为CAD环境,分析机械部件对光学性能的影响,并将光学图纸导出以供制造。光线几何特征是Zemax OpticsBuilder工具模拟组的重要组成部分,它为CAD环境的本地装配约束工具搭建了桥梁。

光线分类为:

  • 主光线 - 示例文件:超短焦投影仪
  • 光线迹点边界 - 示例文件:Flash Lidar

主光线 - 示例文件:超短焦投影仪

主光线工具根据在主光线设置期间选择的光源生成主光线。然后这些主光线从光源中心发射,并沿着光学系统的z轴传播。用户可以点击主光线段,并应用CAD工具测量位置并分析机械部件对其的影响。为了展示此功能,我们可以使用其中一个示例文件,在打开ultrashort_throw_projector.asm后,得到以下初始设置:

Inital_Setup.png

之后需要在高级设置中设置光阑,首先必须设置最大主光线位置增量,在本例中我们将使用0.0254mm,该值是主光线可能从零位移的最大增量。其次,必须定义光阑,可以在Zemax OpticStudio的Prepare for OpticsBuilder设置中定义光阑,如果初始ZBD设置为非只读,OpticsBuilder用户可以更改光阑。

  • 请注意,所有示例文件都有一个最大主光线位置增量和一个光阑集

之后,可以应用光线几何中的主射线。

2022-02-17_16-28-57.png

为了做到这一点,下一步是定义哪些光源包括在内,哪些光源不包括在内。由于光机系统的基本设置现已更改,用户需要重新运行模拟。模拟运行后,隐藏其余光线以便观察主光线是否正常工作,这可以通过导航到OpticsBuilder模型树的模拟光线部分轻松完成,右键单击特定光线集合,然后选择隐藏。

mceclip1.png

用户可以继续并单击任何给定的主射线(在此示例中仅选择了一个光源),然后会弹出Creo Parametric图形区域的简短菜单。主光线现在可以与Creo中的所有配合体和测量工具进行交互。

光线迹点边界 - Flash Lidar 

使用光线迹点边界功能,用户可以选择按光源显示光线迹点边界,投影到镜头表面。他们可以选择多个源以同时按光源显示多个足迹。为了展示此功能,我们可以使用其中一个示例文件,打开flashlidar.asm后,会得到此初始设置。

InitalFlashLidar.png

在光线几何工具组中选择光线迹点边界特征后,可以选择光源。 在Flash Lidar的情况下,只有一个光源,所以选择了这一个。

RayFootprintSetUP.png

光线被自动重新模拟,传播光的迹点边界作为草图保存到光学元件的每个表面上。然后,这些草图可用于设计进一步的机械部件,或用于约束光机械组件内的特定关系。

RayFootprint.png

草图也出现在各个组件的模型树上,并且Creo Parametric图形区域的菜单可用于编辑或使用草图。

光线迹点边界的局限性

光线迹点边界功能有一些限制,首先有一些不受支持的情况:

  • 除非将高级设置更改为使用偏振来分离NSC射线,否则带有分束器的系统将仅显示直通路径部分。
  • 除非将高级设置更改为使用偏振来分离NSC射线,否则预期主路径不是直通路径的涂层反射系统将不会显示反射路径。
  • 光线共线且不会在任何范围内产生迹点的系统。如果发生这种情况,将显示错误/警告消息。
  • 偏振相关系统。

有关这些不受支持情况的更多信息,请参阅Zemax OpticsBuilder中的帮助文件:光线迹点边界不受支持的情况

此外,还需要注意的是,光线迹点是大部分光线将落在哪里的概率分布,应该预期少数异常光线会落在光线迹点之外。

最后,如下图所示,镜头上的多个迹点表明光线没有遵循预期的路径,并且光束可能被截断,或者正在发生图像污染。您可以通过仔细查看特定组件的模型树中每个封装的命名来检查这些封装是如何生成的。

Limitations.png

在命名法中,S代表光源#,F代表面索引,P代表路径级别(光线距离源多少段),O代表光线之前命中的对象#。因此,此处红色框内显示的迹点是由来自光源1的光线组成,这些光线照射到镜头的面2并具有路径级别3,这些光线在照射面2之前已经照射到对象5。

附加信息

如果您在使用Zemax OpticsBuilder时遇到问题,可以联系support@zemax.com仅限有效许可用户)。 我们的光学和机械专家团队非常乐意为您提供帮助。

 

这篇文章有帮助吗?
0 人中有 0 人觉得有帮助

评论

0 条评论

登录写评论。