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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)在透鏡數據編輯器 (LDE)及布局圖 (Layout)中顯示系統的入瞳和出瞳。這篇文章介紹了如何在透鏡數據編輯器中使用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

為了在透鏡數據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。對于序列系統，您可以在分析 (Analyze)選項卡 > 報告 (Report) > 詳細數據 (Prescription Data)的報告中查看系統光瞳的數據。

對于本系統來(lái)說(shuō)，光瞳數據如下所示：

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。為了減少對系統的改變，我們需要現在片透鏡前及像面前分別插入一個(gè)虛擬面。

根據光瞳的定義，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，需要設置在光闌面 (STOP)之后。因此我們只能使用厚度求解計算出瞳位置。對于入瞳位置，我們可以使用ZPL宏求解進(jìn)行計算。OpticStudio內置的求解類(lèi)型：光瞳位置 (Pupil Position)使用實(shí)際傍軸光線(xiàn)進(jìn)行計算而非近軸光線(xiàn)，因此可以用于離軸系統或使用近軸光線(xiàn)無(wú)法準確計算光瞳位置的系統。但在這篇文章中，我們采用主光線(xiàn)高度的計算方法，因為近軸光線(xiàn)（計算迭代周期更少）和實(shí)際光線(xiàn)（計算穩定性更強）的計算結果偏差很小，在六位小數點(diǎn)精度之內。

在開(kāi)始設置之前，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)際計算之前，我們首先需要對這些表面進(jìn)行設置。分別設置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，并設置縮放比例為-1。完成后您將會(huì )看到厚度參數的求解類(lèi)型標記為“P”：

然后我們需要設置這四個(gè)表面及D2的下一個(gè)表面（下表標記為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)選項卡中進(jìn)行如下設置：

現在讓我們先設置比較容易的出瞳面位置。您只需要選中D3面，設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。設置完成后該厚度參數后會(huì )出現標記“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。因此您可以設置D4面的曲率半徑拾取D3面的厚度并設置縮放比例為-1：

對于入瞳位置的確定，我們需要使用ZPL宏求解。首先，在界面上方導航欄的編程選項卡中點(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)追跡的數據并且該宏求解需要設置在光闌面之前時(shí)，關(guān)鍵詞 (Keywords)“SOLVEBEFORESTOP”需要編寫(xiě)在ZPL宏的行，如上段代碼所示。當宏需要使用光線(xiàn)追跡的數據時(shí)，使用該關(guān)鍵詞進(jìn)行的一些計算將不再有效，您可以瀏覽用戶(hù)手冊詳細了解如何正確使用“SOLVEBEFORESTOP”。數值函數 (Numeric Functions) “OPEV(OCOD())”的組合是一個(gè)非常有效的方法來(lái)提取現有優(yōu)化函數操作數所能計算的數值結果，而不用在優(yōu)化函數編輯器中設置。

選中表面D1，設置厚度求解類(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），需要注意的是該宏程序并非只能用于當前系統，還可以應用到其他系統之中：

現在您可以在布局圖中查看表示系統入瞳和出瞳的兩個(gè)虛擬面：

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