​ 两个坐标系,ZEMAX光学设计必须掌握的知识

 

这里说的是zemax序列光学下的坐标系,在进行序列光学设计的时候,必须有非常清晰的坐标系观念,zemax不例外,使用的是右手坐标系,这个毋庸置疑。

右手系(right-hand system)是在空间中规定直角坐标系的方法之一。此坐标系中x轴,y轴和z轴的正方向是如下规定的:把右手放在原点的位置,使大拇指,食指和中指互成直角,把大拇指指向x轴的正方向,食指指向y轴的正方向时,中指所指的方向就是z轴的正方向。上图是随便百度的一个图,这个很好理解,下图是在ZEMAX三维图下面截图的一个坐标系图,验证了这一点。

那么标题说的两个坐标系是哪两个呢?可能大家在看说明书或者资料的时候,看到了这两个词,局部坐标系和全局坐标系,这里局部坐标系的转换,我们前面有一个帖子专门说明了,遥想当时那个帖子还是在候机厅写下的,缅怀下这次民航事故的同胞们,我们的生活会继续下去。

那么何为局部坐标,何为全局坐标系呢?

局部坐标系:在镜头编辑栏中每一个面都是一个局部坐标系,其原点在每个面的顶点上,光线在每个面的传递其实就是局部坐标系的传递。可以看出,镜头编辑栏有多少行,就有多少个局部坐标系。

常规的光学镜头编辑栏如上所示,每个面之间局部坐标系的变化就是厚度的变化,即坐标原点的变化,其余指向未发生任何变化。如需要变化则是引入坐标间断面进行修改。这里不做阐述,大家有兴趣可以阅览下面这个帖子。

一文讲透ZEMAX中的坐标系转化

全局坐标系:顾名思义,全局就是整个镜头编辑栏都在一个坐标系下面,那么这个坐标系的原点在哪呢?坐标系如何建立的呢?这里就涉及都一个局部坐标系的设置,这个设计就是如下截图:

当然还有其余设置方法,在我们讲义中有讲述,不在赘述。那么在固定的面上设置了全局坐标参考,那么此面的局部坐标系就是全局坐标参考系。

对于这些可能大家看了也是云里雾里,那么给一个简单示例说明如下,文件就是自带的库克三片式镜头,第一个面设置了全局坐标参考,此时我用REAX,REAY,REAZ,RGAX,RGAY,RGAZ进行坐标的提取,前者是局部坐标,后者是全局坐标。

  根据上面的理论,此时全局坐标设置在第一个面,那么第一个面的局部坐标系就是全局坐标系,所以REAX,REAY,REAZ,RGAX,RGAY,RGAZ的评估值是一样的,那么接下来设置下第三个面为全局坐标参考系,评估值如下所示:

此时发现在一面上某根关系的全局坐标系的Z坐标发生了变化,局部坐标系没变。因为局部坐标系不随全局坐标系在哪而发生变化,而一旦全局坐标参考系变化了,某个光线与某个面的交点坐标就会发生变化,那么这个变化就看这两个坐标系的变化了。

现在的全局坐标系参考在第三个面上,那么现在的全局坐标系其实就是第三个面的局部坐标系,那么看以下第一个面和第三个面的全局坐标参考系差多少,前面也说了只是原点的Z坐标在变化,变化值为厚度值3.25896+6.00755=9.26651。由于在Z的负方向,故原有的值减去这个值0.57535-9.26651=-8.69116,这就是第二次的RAGZ的Z坐标值了。

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注