关于Zemax Ray Aiming的一些讨论

拙木鸟

看了一天的Ray Aiming，zemax手册虽然有很多文字介绍，但是没有图示，看的还是有很多不清楚的地方，后来看了一些其他资料和自己操作体会，总结了一些知识点：
1、Ray Aiming off状态
可以理解为它不是对stop Aiming，而是对entrance pupil Aiming, 所有视场的边缘光线都会严格交于入瞳边缘
当入瞳直径已经设置，stop位置确定，则系统会计算入瞳位置，可在system data查看，我以zemax自带的一个双高斯镜头为例来继续说明，为了方便说明，我把入瞳面也显示出来

放大光路图，可以看到，所有视场的边缘光线相交于入瞳边缘，不相交于stop边缘

所有，可以理解Ray Aiming off 状态物方光线就是瞄准入瞳边缘发射，因为不需要追迹确认每个视场光线在stop的位置，所以速度较快
2、Ray Aiming on状态
Ray Aiming on，则物方视场会通过光线追迹形式确认哪些光线会通过stop，排除那些被遮挡的，也就是对stop瞄准，要进行这一步，前提是要确认stop的半径有多大。Zemax通过追迹物方中心点的边缘光线打在stop面的高度来确定stop半径，而追迹方式可以选择paraxial ray和real ray。paraxial ray就是使用近轴理论进行光线追迹，而real ray就是实际的根据菲涅尔折射定律进行的光线追迹，如果stop前面没有光学元件，stop和入瞳重合，aiming off，paraxial ray和real ray aiming方式得到的结果是一样的。
如果stop前面有光学元件，则存在一定光瞳像差，paraxial ray和real ray追迹确定的stop 半径可能有轻微差异，比如上面的系统，输出paraxial ray和real ray追迹结果如下图，中心物点的上边缘光线打在stop面的高度分别为9.99和9.95mm

a、当选择paraxial ray aiming, stop的半径自动调整为前面追迹确认的高度9.99，各个视场边缘光线在stop边缘相交，不在入瞳边缘相交

b、当选择real ray aiming, stop的半径自动调整为前面追迹确认的高度9.95，各个视场边缘光线在stop边缘相交，不在入瞳边缘相交


确定了stop 半径后，通过对物点发出的光线进行追迹，就可以确定哪些光线可以通过stop，哪些会被遮挡，达到瞄准stop的效果
如果stop孔径是通过直接输入确定的，则paraxial ray和real ray aiming方式得到的结果是一样的

总结：
1、Ray aiming off是对entrance pupil进行瞄准，不用追迹，速度快；Ray aiming on是对stop进行瞄准，需要追迹光线确认stop radius和可通过的光线，速度较慢
2、如果stop前面没有光学元件，不需要用ray aiming，但是如果stop有偏心倾斜，需要用ray aiming，因为off状态会忽略stop的倾斜偏心，光线没法瞄准stop
3、当孔径用float by stop size，stop半径需要自己输入，paraxial ray和real ray aiming方式得到的结果是一样的

问题：
在Ray Aiming off状态，入瞳直径确定，光路图stop 的半径是怎么确定的？？？？？？？？？？

光电青年

补充一个可能的光线瞄准方法：我记得以前在袁旭沧的《光学设计》书上有看到过计算机计算入瞳位置的方法，不过这个方法中是针对于主光线的，改变入射主光线和入瞳的交点，进行反复迭代以确保主光线和实际光阑中心的偏移小于一定范围。
我能问一下，你入瞳面怎么让它在3DLayout上展示出来呢？或者怎么让他出现在镜头里面的，我每次都感觉zemax好像就只有入瞳一样，或者说光阑和入瞳不会同时显示。

拙木鸟

光电青年 发表于 2021-8-6 20:39
补充一个可能的光线瞄准方法：我记得以前在袁旭沧的《光学设计》书上有看到过计算机计算入瞳位置的方法，不 ...

在物面后面增加一个面，距离和孔径大小参考系统数据显示的入瞳数据就可以了

Dlens

这个双高斯结构，ray aiming off状态下因为有光瞳像差所以光线没在stop边缘相交吧？

styojm

弱问关于楼主的问题：难道不是先确定stop的半径再得到入射光瞳的直径的吗？

拙木鸟

styojm 发表于 2021-8-27 20:32
弱问关于楼主的问题：难道不是先确定stop的半径再得到入射光瞳的直径的吗？

系统设置里直接设置入瞳直径，这里讨论的也是这种情况

cq20150401

在Ray Aiming off状态，入瞳直径确定，光路图stop 的半径是怎么确定的？？？？？？？？

这种情况是通过最大视场的边缘光线确定的。

这个我之前也研究过的http://www.optzmx.com/thread-17669-1-1.html

拙木鸟

cq20150401 发表于 2021-8-30 10:47
在Ray Aiming off状态，入瞳直径确定，光路图stop 的半径是怎么确定的？？？？？？？？

这种情况是通过 ...

嗯嗯，非常感谢，这个我请教了一下zemax的专家，他也是说stop的确定是

保证全部光线通过的最小口径

LLZZ

请教一下楼主在第3条中，当孔径用float by stop size，stop半径需要自己输入时，stop半径大小是根据什么计算的？当我把Ray Aiming打开，stop半径输入很小值照度是不变的，并且光线也都能通过光阑。
3、当孔径用float by stop size，stop半径需要自己输入，paraxial ray和real ray aiming方式得到的结果是一样的