概要

這篇文章講解了：

1.在非序列模式中造成幾何錯誤（錯誤10561）的各種原因。

2.如何診斷這些錯誤。

介紹

使用 OpticStudio 做設(shè)計的時候，必須得知道得到的結(jié)果是否是正確的。尤其是在非序列模式下，復雜的幾何模型可以互相嵌套，此時如何知道建模是否有問題呢？

在非序列模式或者混合序列模式中( Mixed Sequential/Non-Sequential Mode)，都可能會遇到幾何錯誤。幾何錯誤會在光線遇到幾何體的某些區(qū)域并無法繼續(xù)追跡的情況下。這些錯誤會在軟件界面上彈出，并且同時寫入光線數(shù)據(jù)庫用于后期分析。事實上，看到這些錯誤未必證明系統(tǒng)有問題，相反，這些錯誤提示是用來告訴用戶更多的信息。分析這些錯誤信息可以讓人確信系統(tǒng)建模的正確性。

當遇到幾何錯誤的時候，最重要的是要知道它們是如何產(chǎn)生的，以及如何找到這些信息。在 OpticStudio 中內(nèi)建了一些重要的工具來，它們可以回答上述問題。

幾何錯誤發(fā)生的原因不唯一。在本文中我們會介紹最常見的幾種幾何錯誤的原因，并且說明如何找到并修正它們。這些方法可以幫助您診斷復雜的文件，看看其中的幾何錯誤是否需要著重考慮。最常見的三種幾何錯誤的來源列表在下方：

錯誤信息中包含了什么內(nèi)容？

在混合系列模式出現(xiàn)幾何錯誤的時候，絕大多數(shù)情況都是因為錯誤的入口或出口位置擺放。如果切換進純非序列模式中，錯誤信息會包含很多有用的內(nèi)容，即光線在何處發(fā)生了幾何錯誤。系統(tǒng)發(fā)出的幾何錯誤提示類似于以下這個：

該錯誤信息提示了第一根光線就沒能正確追跡。

1.第一行 – 第一行包含了非序列物體表面序號以及發(fā)出光線的光源物體序號。此處“非序列物體表面”指的是混合序列模式中作為非序列入口的那個表面。如果在混合序列模式文件中有超過一個的非序列物體，那么這個序號將會很有用。在純非序列模式中，此“非序列物體表面”序號永遠為1。光源序號則代表了非序列物體編輯器中光源物體的號碼。請注意，如果光源序號為0則代表了錯誤光線來自于混合序列模式中的序列入射光。

2.第二行 – 第二行指示了發(fā)生幾何錯誤的非序列物體序號。

3.第三行與第四行 – 第三行和第四行說的是光線出射位置的在全局坐標下的位置與方向余弦。對于混合序列模式系統(tǒng)，全局坐標會以入口的頂點最為參考。請注意，在更新混合模式系統(tǒng)的時候 OpticStudio 在后臺會發(fā)出一些特定的光線來確定系統(tǒng)的基本屬性。因此，如果發(fā)生幾何錯誤，那么該錯誤即來自于后臺發(fā)出的光線中的一條。而發(fā)生錯誤的光線，未必就是用戶在 3D 布局圖里面繪制的光線。

綜上所述，有時候幾何錯誤發(fā)生的位置會顯而易見，但有時候還是需要分析光線傳播的路徑才能有效判斷。由于我們已經(jīng)有了錯誤光線的起始點坐標和方向余弦，我們便可以建立一個光線光源( Source Ray )來模擬該錯誤光線傳播通過系統(tǒng)的情形。OpticStudio 內(nèi)置了一個工具來自動創(chuàng)建錯誤光線，用于分析。

“生成錯誤光線”( Create Error Ray )工具

每當幾何錯誤發(fā)生時，OpticStudio 會儲存那根光線的起始點坐標和方向余弦。這些信息可以用來創(chuàng)建一根光線來復盤之前的幾何錯誤。當幾何錯誤發(fā)生之后，您可以讓 OpticStudio 生成一個光線光源來作為錯誤光線。方法如下：Setup > Create Error Ray:

點擊這個按鈕之后，OpticStudio 便會自動在非序列物體編輯器里面根據(jù)相應(yīng)的坐標和方向余弦生成光線光源，同時把其他光源的分析光線條數(shù)和陳列光線條數(shù)同時設(shè)為0。當用以分析幾何錯誤的光線建立之后，您就可以通過布局圖，光線數(shù)據(jù)庫查看器等功能來分析診斷造成幾何錯誤的原因。在分析的時候，建議臨時開啟“忽略追跡錯誤”，以避免 OpticStudio不斷地報告錯誤：

請注意這個選項是全局的，選擇后會自動勾選上光線追跡選項中的“忽略錯誤”復選框：

如果要保存并查看光線追跡的詳細信息，請勾選“忽略錯誤”并把光線數(shù)據(jù)保存成指定的文件名（擴展名為 .ZRD ）。

在光線數(shù)據(jù)庫里（分析>光線追跡分析>光線數(shù)據(jù)庫查看器），您可以查看光線傳播的詳細情況，并方便地找到光線在何處發(fā)生了錯誤（在 Z 列中用*標記）。用這個方法您可以看到光線發(fā)生錯誤時所在地物體序號、物體的表面序號，以及完整地光線傳播路徑。如果要對模型進行修改以避免錯誤，這個技巧便十分重要。

鏡頭設(shè)計是在 Zemax 順序模式下完成的。

幾何錯誤對系統(tǒng)的影響

幾何錯誤可能來自于模型中錯誤，會導致不正確的光線追跡結(jié)果。但是，在一些設(shè)置完全正確的系統(tǒng)中也有可能會出現(xiàn)偶然幾根光線的幾何錯誤，其主要原因是光線打到了表面之間的不連續(xù)處，以至于軟件無法計算下一步追跡的方向。這樣的錯誤光線會被 OpticStudio 的算法舍棄。在多數(shù)情況下，只要追光后“能量損失（錯誤）”這個值相比于光源的總光強而言非常小，那么這些個別的錯誤光線就能安全地被忽略掉。

上述數(shù)據(jù)是絕對大小，而非相對值（如：瓦特）。如果能量損失的值較大，那么需要進一步調(diào)查其原因。如果能量損失值很小，那么這些問題就可以忽略掉，且認為結(jié)果是正確的！

總結(jié)

當 Optic Studio 不知道下一步該如何追跡光線的時候，便會產(chǎn)生幾何錯誤。常見的原因是物體或者表面的構(gòu)建或者位置擺放有問題。具體包括：

1.混合模式下錯誤的入口與出口的位置

2.錯誤的非序列光源位置

3.無效的實體模型

您可以參考系統(tǒng)發(fā)出的幾何錯誤信息來尋找錯誤發(fā)生的位置。有的系統(tǒng)中幾何錯誤無法完全避免，但是少數(shù)的幾個幾何錯誤是無關(guān)緊要的，可以忽略。