如何找出幾何錯誤


如何找出幾何錯誤

Author
Message
Zemax_Taiwan
Zemax_Taiwan
Forum Member
Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)Forum Member (1K reputation)

Group: Administrators / Zemax Staff
Posts: 214, Visits: 2.4K
本篇文章將說明以下部分:
* 操作OpticStudio非序列模式時,造成幾何錯誤 (Error 10561) 的各種原因
* 如何診斷這些錯誤
原文連結:How to Locate Geometry Errors
原文作者:Dan Hill
原文發布時間:August 4, 2016

簡介
對於你在OpticStudio中模擬出來的結果有信心是非常重要的。特別是在非序列模式中,有可能你會建立非常複雜的物件幾何,例如物件之中還有物件。那你要如何知道這些你建立的物件都是沒問題的?
經常,你可能會在使用OpticStudio的非序列模式或是混合模式 (請參考知識庫中相關文章) 時遇到幾何錯誤。當OpticStudio遇到你設計中某個區塊不知道光線該怎麼追跡時,就會發生幾何錯誤。這些錯誤會顯示在使用介面中,並且當你在執行分析時,會記錄在光線資料庫中。
使用者務必瞭解這些錯誤是設計來讓你對自己的設計更有信心的。藉由追查錯誤發生原因,你可以對你的系統分析結果精確度更有信心。
當幾何錯誤出現時,你需要能決定錯誤的來源以及如何處理。OpticStudio中有許多好用的工具可以幫助你追查這些問題,我們將會在文章中一一介紹。
很可能你已經猜到,事實上幾何錯誤並不只一種,有很多的原因都可能造成。在這些文章中,我們將會探討發生幾何錯誤的常見原因,並說明如何找到以及修正這些錯誤。終極來說,這些方法可能會對於診斷你的檔案非常有用,並協助你決定是否這些幾何錯誤非常重要需要解決。以下表格列出了三種常見的幾何錯誤原因:
原因
敘述
無效的入口及出口配置
入口及出口都不應該與任何非序列元件(NSC)群組中的物件相交。出口也不能直接與非序列(NS)物件的表面重疊。重要的是確認至少出入口離NSC群組中任何物件的距離要大於膠合距離 (glue distance,可於System Explorer中設定) 而分開。
無效的光源配置
光源可存在於實體物件內,但必須在NSC編輯器中光源的 "Inside Of" 欄位中指定。光源不能跨在實體物件的界線上。錯位的光源物件將會導致幾何錯誤產生。
無效的實體物件結構
有時候,使用者定義的物件,像是多邊形物件或是匯入物件,沒有被完整的定義清楚。舉例來說,假如一個多邊形物件沒有完全封閉,Zemax無法決定一個光線何時會離開該物件並會發出一個幾何錯誤通知。

錯誤訊息中有那些 訊?
當運作在混合模式系統時,很可能任何出現的幾何次錯誤都是入口/出口不正確擺放所造成的結果。但是,特別是在混合模式中,錯誤訊息將會提供非常有用的資訊,說明光線是如何發生錯誤的。回報的幾何錯誤訊息將會看起來如下:
http://forum.zemax.com/Uploads/Images/b3750162-0e46-4a5e-80fe-11a6.jpg
這個錯誤訊息說明了的一條發生錯誤的光線資訊。
● LINE 1 – 第一行包含了 NSC group surface編號以及出錯光線的光源物件 (Source) 編號。NSC group surface編號對應到非序列群組在鏡頭數據編輯器中的面編號。這在有超過一個以上非序列群組的混合模式系統來說會很有用。而在純非序列模式中,NSC group surface編號永遠都是1。Source編號則對應到光源在非序列群組中的物件編號。請注意Source編號等於0的時候,代表失敗的光線是因為混合模式系統中的序列式光線產生的。
● LINE 2 – 錯誤訊息的第二行包含了發生錯誤的物件編號。
● LINE3 & 4 – 第三行與第四行包含了出錯光線最一開始發射時的全域座標位置以及方向。在混合系統中,全域座標的圓點是出口 (exit port) 的頂點。請注意每次更新混合模式系統時,OpticStudio內部必須重新發射特定光線,已決定各種系統屬性。因此,回報的光線位置與方向可以是任何內部的已使用光線。換句話說,這些光線不一定是使用者開啟的分析功能的設定,例如不一定要是你開啟的3D Layout所指定的光線。
擁有這些資訊之後,有些狀況下我們可以直接看出問題的發生原因,但有些時候則需要進一步分析光線如何前進才能瞭解。因為我們已經有了光線的起始位置以及方向,我們可以設定一個Source Ray來模仿光傳播經過光學系統,而瞭解錯誤怎麼發生的。這並不困難,因為OpticStudio直接提供一個小工具,讓你可以快速的建立這個Source Ray,並自動輸入錯誤光線的資料。請往下看以瞭解這個工具!


Create Error Ray工具
任何時候只要你看到幾何錯誤,OpticStudio都會把出錯光線的位置以及方向資訊列出來。這些起始值可以被用來建立單一光線Source Ray,以重現發生錯誤的過程。你可以使用OpticStudio的小工具來產生這個Source Ray,工具的位置在Setup標籤中:


點一下這個工具後,OpticStudio將會自動在你的非序列間儀器中加入Source Ray,並把光線的位置與方向設定為跟原始光線相同,並且順便把其他光源物件的 #Layout Ray 以及 #Analysis Ray 設為零。一旦出錯光線的Source Ray設定好,你就可以用Layout、光線資料庫檢視器 (Ray Database Viewer,請在知識庫中搜尋相關文章) 或相關診斷工具,來找出發生問題的原因。在你分析這個Source Ray的時候,建議暫時性的開啟 "Ignore Trace Error" 選項,讓系統不要一直跳出幾何錯誤的訊息:

請注意這是個全域的開關,如果你在Ribbon選單中勾選這個選項,光線追跡對話框中的相關選項也會被開啟。
http://forum.zemax.com/Uploads/Images/bfad3362-9100-4782-82c9-f9f3.jpg

要儲存追跡的細節並之後檢視,選擇 "Ignore Errors" 並儲存光線到需要的檔名 (使用 .ZRD 副檔名)。
在光線資料庫中 (Analyze > Database > Ray Database Viewer),你可以查看所有光線傳播的細節,直到出錯的部分 (出現的部分會在 Z 欄位中顯示為 * ,如下圖)。你可以找到光線是在哪個物件的哪個表面 (face) 上發生錯誤,以及整個出錯前的傳播過程。這能幫助你找到系統應該怎麼修改,已讓出錯光線消失。



為什知道幾何錯誤怎麼發生的很重要?
幾何錯誤可能是因為一些你設定中的問題,導致不正確的光線追跡結果。因此知道錯誤發生的原因非常重要。然而要注意的是,一些其實沒有問題的系統偶而可能也會出現少量的光線錯誤。這主要是因為這些光線落在物件的不同表面之間的邊界線,這種狀況下,OpticStudio 無法計算準確的交點位置。這些光線通常會在OpticStudio中被 “抓住” ,並會被吸收或是停止追跡。對於大部分情況,這些光線造成的 “損失能量” 通常相對於設計中總能量非常的小。因此,這些光線可以放心地忽略,因為他們對系統分析幾乎沒有任何影響。
所以,我們要如何知道出錯光線所佔的能量比例呢?
當光線追跡完成時,OpticStudio將會回報因為閥值 (Threshold) 而損失的能量以及因為錯誤 (Errors) 而損失的能量的資訊。
http://forum.zemax.com/Uploads/Images/3fae23ce-efec-4ccf-8110-d0b3.jpg

這個值的單位是絕對值 (例如Watt)。如果損失能量很顯著,可能需要進一步分析。如果損失能量非常小,可能只是少入光線無法被順利追跡,則這些可以被忽略。如果損失能量購小而可以被忽略,則你可以繼續進行你的模擬,並對你的追跡結果有信心!

總結與參考資料
幾何錯物在會OpticStudio不知道怎麼追跡一條光線時發生。常見原因包含物件與面之間相對位置或屬性之間的矛盾或是錯誤。例如以下原因:
● 無效的入口及出口配置
● 無效的光源配置
● 無效的實體物件結構

你可以使用系統給出的幾何錯誤資訊來追查問題來源。有時候幾何錯誤無法完全被消除,並且你可以安心的忽視這些僅由幾條光線所產生的錯誤。基本上,這類的錯誤都足夠小而可以被忽略。

GO


Similar Topics


Login
Existing Account
Email Address:


Password:


Select a Forum....



































Zemax Users Forum


Search