概述

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這篇文章簡單介紹了如何使用OpticStudio中的坐標返回(Coordinate Return)功能。坐標返回功能可以非常方便的使系統(tǒng)坐標自動返回到目標表面處。（聯(lián)系我們獲取文章附件）

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介紹

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在OpticStudio的序列模式中，我們經常會使用坐標間斷(Coordinate Break)面，在當前坐標系的基礎上定義一個新的系統(tǒng)坐標。并且這類表面可以使光學表面在局部坐標系中產生傾斜和偏心。坐標間斷面具有很強的靈活性，它可以幫助您在設計中進行表面或零件的傾斜和偏心。

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但是，當我們的系統(tǒng)中存在許多復雜的坐標傾斜/偏心的坐標間斷面嵌套在一起時，想要復原系統(tǒng)坐標(將坐標軸恢復與至之前某一表面相同)是很困難的。OpticStudio中的坐標返回功能可以極大的簡化這一過程。

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坐標返回功能只能在坐標間斷面這一面型的表面屬性中使用，您可以在坐標間斷面的表面屬性中的傾斜/偏心選項卡中找到這一功能：

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使用坐標返回功能非常簡單。您只需要選擇坐標返回的類型和想要返回的表面即可輕松完成。如果您選擇“無(None)”則會關閉坐標返回功能，除此之外你可以選擇以下三種模式進行坐標返回：

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僅方向(Orientation Only)：在這種情況下，系統(tǒng)只改變繞X,Y,Z軸的傾斜量來使系統(tǒng)坐標軸方向與所定義表面坐標軸方向一致。

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XY方向(Orientation XY)：在這種情況下，系統(tǒng)會改變繞X,Y,Z軸的傾斜量和X,Y方向上的偏移量來使坐標軸與所定義表面坐標軸方向一致并且表面頂點的XY坐標一致。但該選項不會改變坐標間斷面的Z軸位置。

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XYZ方向(Orientation XYZ)：該選項和“XY方向”一致，但同時會使Z軸坐標返回至所定義表面的頂點位置。Z軸偏移量會設置在坐標間斷面的厚度一欄中。這將使該坐標間斷面的坐標軸方向以及表面頂點的XYZ坐標與所定義的表面完全一致。

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復原系統(tǒng)坐標

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如果不使用坐標返回功能，我們可以使用“虛擬”傳播來實現(xiàn)相同的功能，即將坐標軸按原路返回至起始點。然而，當系統(tǒng)中坐標間斷的次數(shù)增加時，進行坐標系統(tǒng)溯源變得越來越困難，并且很容易產生錯誤。但是坐標返回功能無需考慮之前存在多少坐標系統(tǒng)以及坐標間斷面的順序是哪一種。

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示例文件中CoordinateReturn_Start的數(shù)據(jù)和布局圖如下圖所示，當前S3表面的坐標軸方向與物空間坐標軸方向相同，由于系統(tǒng)坐標在S1表面后(在本例中該表面沿X軸方向旋轉了20°)沿偏轉后的Z軸傳播了一段距離，因此我們需要在S2和S3表面之間引入一定量的Y方向偏移，使S3表面的坐標軸及表面頂點的XY坐標與物空間坐標軸一致。

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如果我們想要定義表面S3的坐標軸方向及頂點的XY坐標與物空間一致，我們可以采用以下方法中的一種：

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·手動計算S1表面后對應傾斜坐標系統(tǒng)中軸向傳播距離的Y方向偏移量，并設置偏移

·使用“虛擬傳播”方法使坐標軸按原路返回到表面2(第一個坐標間斷面)，并復原X軸傾斜

·使用OpticStudio的坐標返回功能，自動將坐標軸復原為與表面1一致(第一個坐標間斷面之前的虛擬面)

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在如示例文件這樣簡單系統(tǒng)中，使用以上任意一種方法都可以實現(xiàn)坐標復原。但是如果系統(tǒng)中包含多層嵌套的坐標間斷面時，手動計算和原光路返回會變得非常麻煩。這也是我們在實際建模中經常會遇到的情況。

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使用坐標返回功能

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讓我們實踐一下之前介紹的第三種方法，使用快捷的坐標返回功能。如前文所述，S2表面(透鏡編輯器中的表面5)由于S1表面后光軸發(fā)生了傾斜并傳播一段距離，因而產生了一定的Y方向偏移。我們想要將S3表面的坐標軸返回至與物空間坐標軸重合。其中透鏡編輯器中的表面1的坐標軸與物空間坐標軸一致，又因為本例中物體位于無窮遠處，因此我們將“至表面(To Surface)”選為表面1。

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在像面前插入一個空白面，并將表面類型設為坐標間斷面。在設置坐標返回之前，我們必須先對表面5和表面6的厚度進行修改。我們想要S2和S3的間距為20個透鏡單位，但我們首先要將系統(tǒng)的坐標軸偏移到與物空間坐標軸一致。因此，將表面5厚度設為0并將表面6厚度設為20，如下圖所示：

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打開表面6的表面屬性菜單并點擊傾斜/偏心(Tilt/Decenter)選項卡。

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在本例中我們需要改變沿XYZ軸傾斜量以及XY方向偏心量來使坐標軸復原到與物空間一致。我們不希望OpticStudio將返回后的S3表面頂點與表面1頂點重合，因此將坐標返回類型選為“XY方向”(不考慮Z方向偏移)，并將“至表面”選為表面1。

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設置完成后，系統(tǒng)對表面6坐標間斷面的傾斜偏心參數(shù)做出了修改，如下圖所示。參數(shù)右側的字母R表示該參數(shù)由坐標返回功能控制，其代表的意義和其他求解類型相似。每次運行坐標返回后，原參數(shù)值的求解類型、變量或在多重結構中控制的數(shù)據(jù)都將被替換為坐標返回功能計算的結果。

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在本例中，我們只需修改Y方向偏心即可將S3的坐標軸恢復至與表面1坐標軸重合。Y方向的偏移量實際為20*sin(20) = 6.8404個透鏡單位。您可以在分類數(shù)據(jù)報告(Prescription Data)中查看頂點坐標偏移:

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小結

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坐標返回功能非常靈活，它不需要進行傳統(tǒng)的“反向傳播”或手動計算所需要的傾斜和偏心參數(shù)。并且坐標返回功能使用簡單，無論坐標之前的系統(tǒng)進行了多少次變換，坐標軸都能調整到相應的位置。