Ansys Zemax | 如何寻找几何错误

概要这篇文章讲解了在非序列模式中造成几何错误错误10561的各种原因。如何诊断这些错误。介绍使用 OpticStudio 做设计的时候必须得知道得到的结果是否是正确的。尤其是在非序列模式下复杂的几何模型可以互相嵌套此时如何知道建模是否有问题呢在非序列模式或者混合序列模式中( Mixed Sequential/Non-Sequential Mode)都可能会遇到几何错误。几何错误会在光线遇到几何体的某些区域并无法继续追迹的情况下。这些错误会在软件界面上弹出并且同时写入光线数据库用于后期分析。事实上看到这些错误未必证明系统有问题相反这些错误提示是用来告诉用户更多的信息。分析这些错误信息可以让人确信系统建模的正确性。当遇到几何错误的时候最重要的是要知道它们是如何产生的以及如何找到这些信息。在 OpticStudio 中内建了一些重要的工具来它们可以回答上述问题。几何错误发生的原因不唯一。在本文中我们会介绍最常见的几种几何错误的原因并且说明如何找到并修正它们。这些方法可以帮助您诊断复杂的文件看看其中的几何错误是否需要着重考虑。最常见的三种几何错误的来源列表在下方原因描述错误的混合序列模式出口或入口位置混合序列模式的入口和出口不允许和非序列物体相交也不可以和非序列物体的某个表面完全重合。入口和出口必须和非序列物体保必须持超过胶合距离( glue distance )。错误的光源位置光学可以放置在物体内部但必须在非序列物体编辑器里面标明“在...内部”( inside of )标签。光源不能与物体的某个表面相交即要么完全在物体外部要么全部在物体内部。如果光源放置不正确则会导致几何错误。错误的实体模型有的时候用户自定义的物体未能正确定义那么也会造成几何错误譬如多面体物体( Polygon Object )或外部导入的物体。如果多面体物体没能正确闭合那么 OpticStuio 便不能判定光线是否已经射出该物体因而会造成几何错误。错误信息中包含了什么内容在混合系列模式出现几何错误的时候绝大多数情况都是因为错误的入口或出口位置摆放。如果切换进纯非序列模式中错误信息会包含很多有用的内容即光线在何处发生了几何错误。系统发出的几何错误提示类似于以下这个该错误信息提示了第一根光线就没能正确追迹。第一行 – 第一行包含了非序列物体表面序号以及发出光线的光源物体序号。此处“非序列物体表面”指的是混合序列模式中作为非序列入口的那个表面。如果在混合序列模式文件中有超过一个的非序列物体那么这个序号将会很有用。在纯非序列模式中此“非序列物体表面”序号永远为1。光源序号则代表了非序列物体编辑器中光源物体的号码。请注意如果光源序号为0则代表了错误光线来自于混合序列模式中的序列入射光。第二行 – 第二行指示了发生几何错误的非序列物体序号。第三行与第四行 – 第三行和第四行说的是光线出射位置的在全局坐标下的位置与方向余弦。对于混合序列模式系统全局坐标会以入口的顶点最为参考。请注意在更新混合模式系统的时候 OpticStudio 在后台会发出一些特定的光线来确定系统的基本属性。因此如果发生几何错误那么该错误即来自于后台发出的光线中的一条。而发生错误的光线未必就是用户在 3D 布局图里面绘制的光线。综上所述有时候几何错误发生的位置会显而易见但有时候还是需要分析光线传播的路径才能有效判断。由于我们已经有了错误光线的起始点坐标和方向余弦我们便可以建立一个光线光源( Source Ray )来模拟该错误光线传播通过系统的情形。OpticStudio 内置了一个工具来自动创建错误光线用于分析。“生成错误光线”( Create Error Ray )工具每当几何错误发生时OpticStudio 会储存那根光线的起始点坐标和方向余弦。这些信息可以用来创建一根光线来复盘之前的几何错误。当几何错误发生之后您可以让 OpticStudio 生成一个光线光源来作为错误光线。方法如下Setup Create Error Ray:点击这个按钮之后OpticStudio 便会自动在非序列物体编辑器里面根据相应的坐标和方向余弦生成光线光源同时把其他光源的分析光线条数和陈列光线条数同时设为0。当用以分析几何错误的光线建立之后您就可以通过布局图光线数据库查看器等功能来分析诊断造成几何错误的原因。在分析的时候建议临时开启“忽略追迹错误”以避免 OpticStudio不断地报告错误请注意这个选项是全局的选择后会自动勾选上光线追迹选项中的“忽略错误”复选框如果要保存并查看光线追迹的详细信息请勾选“忽略错误”并把光线数据保存成指定的文件名扩展名为 .ZRD 。在光线数据库里分析光线追迹分析光线数据库查看器您可以查看光线传播的详细情况并方便地找到光线在何处发生了错误在 Z 列中用*标记。用这个方法您可以看到光线发生错误时所在地物体序号、物体的表面序号以及完整地光线传播路径。如果要对模型进行修改以避免错误这个技巧便十分重要。镜头设计是在 Zemax 顺序模式下完成的。几何错误对系统的影响几何错误可能来自于模型中错误会导致不正确的光线追迹结果。但是在一些设置完全正确的系统中也有可能会出现偶然几根光线的几何错误其主要原因是光线打到了表面之间的不连续处以至于软件无法计算下一步追迹的方向。这样的错误光线会被 OpticStudio 的算法舍弃。在多数情况下只要追光后“能量损失错误”这个值相比于光源的总光强而言非常小那么这些个别的错误光线就能安全地被忽略掉。上述数据是绝对大小而非相对值如瓦特。如果能量损失的值较大那么需要进一步调查其原因。如果能量损失值很小那么这些问题就可以忽略掉且认为结果是正确的总结当 Optic Studio 不知道下一步该如何追迹光线的时候便会产生几何错误。常见的原因是物体或者表面的构建或者位置摆放有问题。具体包括混合模式下错误的入口与出口的位置错误的非序列光源位置无效的实体模型您可以参考系统发出的几何错误信息来寻找错误发生的位置。有的系统中几何错误无法完全避免但是少数的几个几何错误是无关紧要的可以忽略。