ZEMAX成像光路设计中的坐标断点操作方法

坐标断点是ZEMAX 成像光路设计中对坐标的一种操作方法。在ZEMAX 的序列光学设计模式下，使用的坐标系都为局部坐标系，该坐标系中每个表面的位置由前一个表面的厚度决定，即每个表面都是参考它前面的表面顶点坐标系而形成。详细理解ZEMAX 序列模式下的坐标定义，可帮助使用者处理完全3D 系统、带孔径系统、带活动元件或可更换元件的系统，可以比较方便地建立很多复杂的光路模型。

在理解坐标断点定义前，需要首先理解ZEMAX 的坐标系，ZEMAX 使用的是同大多数光学软件相同的右手坐标系。所谓的右手坐标系指：伸出右手，大拇指所指方向为坐标系的Z 轴，四指指向为坐标系的Y 轴，四指弯曲后指向手心向内为X 轴正向。打开3D 视图窗口可看到YZ 坐标系，如图4-37 所示。

在ZEMAX 中，可以通过以下两种方法来修改全局坐标参考：

①在“System Explorer→Aperture→Global Coordinate Reference Surface”下拉菜单栏中，可以更改全局坐标系的参考面，如图4-38 所示。

图4-37　右手坐标系

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图4-38　在系统设置中修改全局坐标参考方法

②直接在需要作为全局坐标参考表面的“Surface N Properties”面属性中，勾选“Make Surface Global Coordinate Reference”的矩形方框即可，如图4-39 所示。

图4-39　在表面属性中修改全局坐标的方法

坐标断点是特殊的虚拟表面，它是根据当前的坐标系统来定义一个新的坐标系。坐标断点有7 个自由度，分别是X 偏心、Y 偏心、绕X 轴的旋转、绕Y 轴的旋转、绕Z 轴的旋转、厚度（Z 偏心），以及顺序标记，每个偏心和倾斜都按以上顺序操作，除非顺序标记为非零值。在这种情况下，无论顺序标记如何，厚度总在最后。注意：按顺序绕X、Y、Z 轴旋转和绕Z、Y、X 轴旋转的结果是不同的。

在ZEMAX 中，有两种建立坐标断点的方法：一是使用表面上自带的坐标断点；二是插入坐标断点面（Coordinate Break 面型）。