物体放置(Object Placement)
NSC组中,放置物体的习惯和限制是很重要的。物体可以放在3D空间的任何位置,可以相对于任何物体放置,还可以整个地位于另一个其它物体内部,或与其它物体相邻。
1、物体坐标系统(The object coordinate system)
每个物体的位置由6个多数确定:X,Y,Z坐标,以及物体关于球坐标的X轴、Y轴和Z轴的旋转。ZEMAX首先在x,y,z轴上发生偏心(由于偏心是正交的,因此前后次序对其没有影响)。接着ZEMAX关于局部x轴旋转(这样会使y和z轴发生旋转至新的方向) ,然后关于新的y轴旋转(这样使x和z轴发生旋转),最后关于新的z轴旋转。这和标志flag=0(参见第283页)的平面坐标变换一致。
2、参考物体(Reference Objects)
通常,将一物体的位置和旋转度参考另一个物体是很有用的。尤其在将相关物体放入物体组中,然后平移或旋转整个物体组时非常有用。
坐标所参考的物体称为“参考物体”。默认的参考物体是物体0,即非序列物体表面的顶点。如果设置了一个正的数值,那么物体的坐标以指定物体的位置和旋转作为参照。这是一个“绝对”参考物体。如果参考物体序号是负数,那么参考物体是这样被确定的:将当前的物体序号加到负的参考物体序号上。这是“相对”参考物体。例如,如果物体8的参考物体是-3,参考物体就是5,因为8—3:5。相对参考物体在复制和粘贴物体组时特别有用。如果组中所有的物体都是用相对于组内第一个物体的相对参考,这是最简单的。
当使用参考物体时,旋转和平移矩阵变为:
G’=O’+R’G
G’=O’+R’[O+RL]
G’=[O’+R’O]+[R’R]L
系统支持任意次的坐标参考嵌套,所以物体9可以放在物体5的坐标系中,物体5按次序又可以放在物体3的坐标系中。唯一的限制是,在物体列表中,参考物体必须位于参照它的物体的前面。要修改参考物体,不需要手动操作来重新计算物体的坐标和角度,参见第446页的“修改参考物体工具(Modify Reference ObjectsTool)”。
3、将物体置于其它物体内部或与其它物体相邻(Placing objects inside of, adjacent to, or overlapping other objects)
将光源置于其它物体内部和在“Inside of”栏中使用绝对湘相对值见第393页“将光源置于物体内部(Placing sources inside objects)”。
通过将一个物体放置到另一个物体内部或将其与另一个物体相邻或置于其之上,从而几个物体可以形成更复杂的物体。这种复杂物体的光线追迹的属性取决于各个物体的位置和类型以及它们之间是否“接触”。这里的接触指的是3D空间中一个物体的边界表面上的一个或多个点在3D空间的位置与另一个物体边界表面上的点相同。平面镜物体也可以随意放置,甚至可以与其它物体部分接触或完全置于其它物体内部,而不受往何限制。光线通常经平面镜表面反射后再返回到光线所经过的任何介质。
4、胶合距离(Glue disance)
胶合距离的讨论见第110页“透镜单位下的胶合距离(Glue Distance In Lens Units)”。
5、嵌套物体限制(Nesting Object limits)
最大嵌套物体数可以通过用户定义。该值定义了物体之间相互内置的上限数。例如,如果可嵌套物体最大数为3,那么物体3可以置于物体2内部,而物体2又可以置于物体1内部。这时可能有大量的物体组,每组嵌套3层物体。这个上限适用于任何物体集中的嵌套,但是,在NSC组中可能有任意多组这样的集合。可嵌套物体的最大值在通用对话框(General dialog box)中的非序列物体栏(Non-Sequential tab)设置。将嵌套限制设置为比要模拟系统需要的大会占用内存,尽管最小设置是4。
6、嵌套体(Nesting volumes)
由于ZEMAX必须跟踪光线所经过材料的折射率,所以折射材料的物体就更为复杂。简单的规则是:如果光线入射点是空中多个物体的交点,NSC编辑器列表中的最后一个物体决定那一点所在表面的属性。
如果光线入射点是空中多个物体的交点,NSC编辑器列表中的最后一个物体决定那一点所在的表面的属性。
7、嵌套面(Nesting Surfaces)
上面所确定的嵌套规则适用于由折射或反射材料组成的立体物体。当多个表面在空间有共同点时,也可能出现一些特定表面的“嵌套”。表面嵌套的规则与立体嵌套的规则相似,但是面不能折射。
实体嵌套的规则同样适用于表面嵌套:如果光线入射点是空间中多个物体的共同点,NSC编辑器列表的最后一个物体将决定该点所在表面的属性。
如果光线入射点是空中多个物体的交点,NSC编辑器列表中的最后一个物体决定那一点所在的表面的属性。
对于表面物体,当在光线物体交点处有多个表面时,此种情况下只需要考虑一些简单的规则:
1)列表中的最后一个表面将决定表面的属性。
2)如果列表中最后一个表面是平面镜,此时光线将反射。
3)如果列表中最后一个表面是吸收物体,此时光线将被吸收。
4)如果列表中最后一个物体既不是平面镜,又不是吸收物体,此时光线将忽略该表面。
5)表面物体不能与立体物体具有共同边界,除非该表面物体是反射型或吸收型,或者立体物体不位于表面物体的后面,在这种情况下,立体物体定义了共同边界的属性。
6)仅仅标准的表面物体可以有共同的边界,在该物体将来的版本中,可能会加入支持其它表面类型的表面物体嵌套的功能。
——《ZEMAX中文使用手册》P404
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