ZEMAX 提供了一种实现多状态变化的功能，称为多重组态或多重结构。它可以同时模拟系统参数、环境参数、镜头参数的不同变化，实现多状态操作。例如，扫描振镜初始结构中折叠反射镜角度固定，为了让系统变成扫描振镜，可以通过改变折叠反射镜的倾斜角度，但保持透镜位置不移动来实现。反射镜倾斜角不同，光线通过透镜后聚焦在不同位置，就实现了扫描振镜的功能。那么，可以通过多重结构实现反射镜多个角度的倾斜。
在本例中，要求实现F/3 聚焦透镜以10°角扫描光斑直径为50 mm 的HeNe（632.8 nm）光束。也就是扫描振镜扫描全角度为10°，则反射镜旋转半角为5°。那么就需要模拟反射镜的旋转，使用坐标断点面可以实现元件的各种旋转，在这里直接使用快捷方式来旋转元件。
图7-85 3D 结构光路图
第6 步：设置多重结构下的扫描角度。
现在想让反射镜倾斜5°，透镜位置保持不变。用快捷方式来直接旋转元件，在镜头编辑器中选中反射镜第3 面，点击快捷工具栏带箭头的十字图标（Tilt/Decenter Element），打开元件倾斜/偏心对话框进行5°角倾斜设置，如图7-86 所示。
图7-86 倾斜/偏心属性对话框
打开3D 结构光线图，如图7-87 所示。
注意：透镜太小不能使光线全部通过，边缘厚度变成了负值，不可能制造出这样不实用的透镜，需要重新优化。打开优化后的3D 结构光线图，如图7-88 所示。
第7 步：设置多重组态。
假设要扫描±5°的角度范围，可以创建透镜的多重结构，每种都带不同的扫描角度，可以对不同的变化按要求进行精细采样。
图7-87 旋转5°后3D 结构光线图
图7-88 优化后的3D 结构光线图
图7-89 3 个组态
在系统菜单栏下按照路径“Setup→Multiple Configuration Editor”，打开多重结构编辑器。需要模拟3 个不同角度状态，添加3 个组态到多重结构编辑器中。选中多重结构的“Config 1* ”，这个“ * ”号表示系统当前为第一个组态，单击右键并选择“Insert Configuration”，这样的组合操作会插入1 个组态。重复上述过程，让多重结构编辑器中显示3 个组态，如图7-89所示。
反射镜旋转不同角度形成了扫描状态，需要把控制反射镜旋转角度的参数提取到多重组态下，让它们单独变化。那么控制旋转角度的是表面3 的绕X 轴倾斜参数（Tilt About X），即第3 个面的第3 个参数。
在多重组态编辑器下选择这个参数的操作数PAR3，找到这个操作数，并对此操作数的属性“Operand 1 Properties”进行设置。选择这个操作数后，在3 个组态下分别输入角度值：“-5、0、5”，具体参数如图7-90 所示。
完成组态操作数输入后，打开3D 示意图，并在图上单击右键打开设置对话框，选择显示所有组态，光线颜色按组态区分，如图7-91 所示。(www.xing528.com)
图7-90 输入PAR3 操作数
图7-91 多重组态3D 图设置对话框
当然，也可以选择1 个组态接着1 个组态单独显示，只需要在设置对话框中选择相应要显示的组态即可。图7-92 显示了所有组态的3D 视图。
图7-92 显示3 个组态3D 图
设计到这里，这个简单的扫描振镜系统结构设置就完成了。可以打开菜单“Analyze→Rays & Spots→Configuration Matrix Spot Diagram”，查看各组态光斑分布大小，如图7-93 所示。
图7-93 3 个组态光斑分布图
第8 步：多重组态的统一优化。
对多重组态，可以进行统一优化。打开评价函数编辑器，并设置默认的评价函数，如图7-94 所示。
图7-94 默认评价函数
点击默认评价函数对话框中的“OK”，并单击优化菜单栏中的快捷键“Hammer Current”，开始锤形优化。在锤形优化一段时间后，打开3D 视图，如图7-95 所示。同时，打开“Analyze→Rays & Spots→Configuration Matrix Spot Diagram”光斑图，如图7-96所示。
图7-95 统一优化后3D 视图
重新优化后，打开结构图、光斑图、赛得尔像差图及光线像差图，分别如图7-38～图7-41 所示。
到目前为止，这个扫描振镜系统设计就全部完成了。此外，可以在这个基础上改变其转动中心形成多面扫描振镜，也可以扩展成二维平面扫描，或者加入电动扩束系统形成三维立体扫描。在ZEMAX 高级应用中，可利用编程语言实现自动扫描。
图7-96 统一优化后光斑图
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