第12章 非序列元件

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1、第十一非顺序元件§1简介这一功能仅用在ZEMAX中的EE版本。这部份内容仅适用于ZEMAX的工程学部份。连续的光学表面能很好的描述许多光学成像系统。这意味着光线的追迹，通常是以对象的第一个面，第二个面，第三个面等这样严格的顺序下来的。每条光线“HITS”每个面仅在这个预定的顺序里出现一次。举例说明，光线在这个连续的模型里，不会从第三个面追迹到第九个面，然后再回到第一个面。这个连续的模型能很简明，在数字上快速的，非常实用和完善的解决许多重要的问题。然而，非连续追迹也时常用到。非连续的含义是指按实际物理规则，光线在

2、追迹过程中碰到了多样的对象和面，并且在软件的用户界面上列出的对象，没有必要是有顺序的。注意，光线在非连续追迹时，可能会反复碰到同一个对象，而完全不碰到其它对象。通常，光线经过物体的顺序，取决于入射光线的角度和初始位置，和对象的几何形状。需要，或最少受益于非光线追迹的对象，包括小平面对象，棱镜，光管，透镜组，反射镜，菲涅尔透镜。确定的分析类型，如偏离的或散射光的影响，在完全的非连续环境中是实用的一般来说，为进行连续光线追迹而提供面（甚至3D对象）的镜头设计程序，将使用相同的面模型，来实现非连续的光线追迹，。光线将

3、相交在可能顺序之外的面上。在比较普通的非连续的方式中，使用面的缺点是，用来描述光学元件的面不够。举例来说，透镜不仅仅只有前后两个面，还有边缘面和可能为装配而变平的外部面。光线可能截取,然后，在这些通常被正常连续光线追迹忽略的面上，折射或反射。复合棱镜，例如潜望或屋脊棱镜，包含许多面，光线可能这些面上相交，有一个复杂的顺序，该顺序取决于光线的入射角和初始位置为了这些元件类也能被一种普通和正确的方式支持，需要使用3D立体模型来代替2D面。ZEMAX称这种光线追迹类型，为非连续元件类或NSC，它和非连续面或NSS是不

4、同的。ZEMAX中NSC光线追迹支持下列所有功能。多光源，对象和检测器的定义和放置。确定能量单位，瓦特,瓦特/cm^2.光线-物体的相交顺序的自动确定。反射，折射和全反射的自动测定。支持大范围3D对象，包括衍射光学。偏振光线追迹和任意薄膜涂层。散射统计模型，包括兰伯特，高斯和哈维谢克模型（ABg模型）。为有效分析而自动光线分离。这一章提供了，关于建立一个NSC组，定义2D和3D对象，和通过NSC的光线追迹的信息。使用NSC光线追迹的两个方法。ZEMAX提供了两个截然不同的使用NSC光线追迹的方法：追迹光线通过一

5、个NSC组，该组是另外一个连续系统的一部份（NCS有端口）。追迹光线通过一个NSC组，该组包括所有产生影响的对象（NSC没有端口）。虽然在NSC组里定义和配置对象的方法是两个相同的方法，但是光线是如何出射的，执行什么样的分析，能量分布是怎样决定的，对于每个方法，那个系统类型是最好的模型，这些细节是相当不同的。有端口NSC和没有端口NSC的内容描述如下。NSC没有端口当非连续对象或对象是另外一个连续系统的一部分时，有端口的NSC是常用的最好的方法。该系统的一个例子，有一个点或扩展面对象由一条光线来描绘，该光线沿着

6、连续路径，穿过一个或多个常规透镜，然后沿非连续路径，通过一个棱镜和光管，在照亮像面之前。该方法需要使用供光线进入和离开NSC组的端口。端口的详细描述，请看下面的“有端口NSC光线追迹介绍”。当使用端口时，NSC组内的光源和检测器是被忽略的（它们只在没有端口NSC的方式内使用）。有端口NSC：光源和检测器被忽略，考虑进出端口。当使用分析功能时，例如光线发散，点图表，MTF；只有进入和离开NSC组通过端口的光线才被考虑。所有常用的连续的ZEMAX系统数据，例如视场位置和孔径尺寸，决定了进入NSC组光线的属性。所有常

7、规的ZEMAX分析，例如光线发散，点图表，仍然是有用的。（虽然取决于NSC系统属性的数据可能是无意义的）没有端口的NSC一些系统根本没有连续的路径或部份，例如，反射照明灯，复合光管，或普通的照明系统。分析镜像，偏离，散射的名义上的连续系统光属性，也是有可能的，（例如照相机镜头或望远镜），通过这个方式：把整个系统放置在一个非连续组内，并且在整个模型里执行非连续光线追迹。这些系统和分析类型很适用于没有端口的NSC。有端口NSC和没有端口之间的主要差别是光线的发射和可用的分析。当使用有端口的NCS时，所有光线从对象表

8、面的定义视场位置射出，然后光线继续追迹到NSC的入射端口。光线必将经由NSC的出射端口离开，然后继续经过剩余的连续系统。当使用没有端口的NSC时，则没有该限制。多个任意光源可以定义和放置在NSC组内的任何地方不带端口的NSC：考虑光源和检测器，忽略进出端口。从NSC组内的面上射出的光线，不能通过出射端口离开，唯一可分析的是光线分布状态和能量，该分布状态和能量通过使用检测器对象决定。检测