Ansys Zemax｜如何使用坐标返回功能恢复原坐标系
文摘要：（由ai生成）
本文介绍了OpticStudio软件中的坐标间断返回功能，该功能用于简化在复杂镜头设计中恢复到先前表面坐标系的过程。坐标间断（CB）允许在序列模式下定义新的坐标系，而坐标返回功能可以自动恢复到所需表面的坐标系，提供了极大的设计灵活性。文章通过示例展示了如何使用坐标返回功能，包括“无”、“仅方向”、“XY方向”和“XYZ方向”四种恢复方式，并通过调整表面属性来实现坐标系的自动恢复。坐标返回功能对于处理多个嵌套坐标间断和恢复到物空间坐标系特别有用。
在OpticStudio的序列模式下，坐标间断面（CB，Coordinate Break）用于根据当前系统定义新的坐标系。本文将介绍如何在OpticStudio中使用坐标返回功能。
坐标返回求解可以方便地自动恢复到所需表面的坐标系。
简介
在OpticStudio的序列模式下，坐标间断面（CB，Coordinate Break）用于根据当前系统定义新的坐标系。这些面主要用于执行定义在局部坐标系中的面的倾斜和偏心。坐标间断为设计中表面/元件的定位和倾斜提供了极大的灵活性。
然而，当镜头数据编辑中存在许多复杂的嵌套倾斜/偏心时，返回至先前表面的坐标系可能会变得困难。OpticStudio的坐标间断返回功能可以极大地简化这个问题。本文将通过一个示例展示如何使用坐标返回功能。
坐标返回功能
坐标返回功能用于坐标间断面，如图，位于“表面属性”对话框的“倾斜/偏心”选项卡下：
图 1：“倾斜/偏心”选项卡。
坐标返回功能非常易于使用：先选择“坐标返回”的坐标系的方式，再选择“至表面”返回至期望表面的坐标系。
“无”为禁用坐标返回功能
其次还有三种恢复坐标系的方式可供选择：
“仅方向”：仅确定关于X、Y和Z轴的倾斜，以将坐标系的方向恢复到前一个表面。不会调整表面顶点的位置偏移。
“XY方向”：确定关于X、Y和Z轴的倾斜以及在X和Y方向上的偏心，以恢复坐标系的方向。这将使顶点偏移的X和Y分量与所选表面相匹配，但不会对Z位置进行调整。
“XYZ方向”：这与“XY方向”相同，但考虑了Z偏移。Z偏心由坐标间断面的厚度参数设定，因此当前表面的方向和位置都将与“至表面”所选的表面相同。
坐标系的返回
如果没有坐标间断返回功能，使用“虚拟”传播可返回到前一个表面的坐标系。然而，随着这种传播过程中坐标系的数量增加，“回溯”变得越来越困难，而且容易出错。但是对于坐标间断返回功能来说，无论涉及多少坐标旋转或偏心，无论它们的顺序如何，坐标间断返回功能都能有效工作。
在下图中，S2和S3处产生了y偏移，这仅仅是因为在S1的坐标系中传播了一段非零的Z距离（S1绕X轴倾斜了20度）。
图 2：镜头编辑器与三维布局图。
如果要定义S3在物空间坐标系中的位置，可以采取以下几种方法之一：
1、手动计算出由于沿倾斜坐标系传播z距离而产生的y偏移量，对应地偏心表面。
2、使用虚拟传播返回到表面2（第一个坐标间断面），恢复倾斜，然后为下一个表面指定适当的Z厚度。
3、让OpticStudio自动恢复到表面1的坐标系（第一个坐标间断面之前的虚拟表面）。
上述三种方法中的任何一种都相对容易实现，但是如果有多个嵌套的坐标间断面，并且想要恢复到物空间坐标系，就需要用到坐标返回功能。
坐标返回功能的应用
这里我们使用上述提到的方法3来验证坐标返回的实用性。前面提到，由于在S1的倾斜坐标系中传播了Z距离，导致S2（在镜头编辑器中为表面5）在Y方向上产生了偏心。我们希望恢复这个偏移量，以便S3与物空间处于相同的坐标系（即与镜头编辑器中的表面1处于同一个坐标系中）。由于物位于无穷远处，我们将通过“至表面”选择表面1作为坐标返回表面。
在“像面”之前插入一个表面，并将表面类型更改为“坐标间断”，选择确定。在应用坐标返回之前，必须首先对表面5和6的厚度进行一些调整。我们希望S3距离S2 20个镜头单位，但是我们先要补偿由S1的坐标系下传播造成的偏移。因此，删除表面5的厚度并将其赋值给新插入坐标断点，使厚度如下所示：
图 3：镜头编辑器。
打开表面6的表面属性对话框，并选择“倾斜/偏心”选项卡。若要恢复X、Y、Z旋转以及X和Y偏心，将“坐标返回”选项更改为“方向XY”（不考虑Z偏移），并将“至表面”更改为1。
选择“确定”以关闭表面属性对话框，如下图所示，注意表面6的坐标断点参数所做的更改。字母“R”表示该参数由坐标返回求解控制，其作用与求解非常相似。任何使用坐标返回的情况，它都将覆盖由坐标返回控制的参数上的任何其他求解、变量或多重结构设置。
图 4：镜头编辑器，控制X、Y、Z旋转以及X和Y偏心。
在本示例中，只需控制“偏心Y”即可将坐标系还原为与表面1对应的坐标系。如下图，数据报告中可显示镜头数据，计算公式为：20*sin(20)=6.8404。
图 5：数据报告结果。
