ویرایشگر S-plane
بسیاری از بستههای طراحی نوری — مانند Zemax OpticStudio، CODE V و OSLO — از یک ویرایشگر S-plane برای توصیف سامانههای لنزی استفاده میکنند. در اینجا، S به معنای surface است: ویرایشگر S-plane در اصل جدولی از سطوحی است که نور از آنها عبور میکند، و این سطوح به ترتیبی که در امتداد محور نوری با آنها برخورد میشود فهرست میشوند. هر ردیف متناظر با یک سطح با انحنا، ضخامت تا سطح بعدی، قطر و ماده مشخص است.
همین ایده در Optical Workbench در OghmaNano استفاده میشود. فرض میشود نور از چپ به راست حرکت میکند: در هوا شروع میشود، از یک سطح لنز اول عبور میکند (و ضریب شکست تغییر میکند)، از ضخامت لنز میگذرد، از سطح دوم خارج میشود، و این روند برای هر لنز در پشته ادامه مییابد. با ویرایش جدول S-plane، شما یک سامانه نوری کامل را بر حسب سطوح آن مشخص میکنید.
در حالی که نمای S-plane ذاتاً یکبعدی است (سطوح در امتداد یک محور)، OghmaNano، بنا به طراحی، یک محیط رهگیری پرتو کاملاً سهبعدی است نه یک مدل انتشار صرفاً 1D. بنابراین ویرایشگر S-plane بهعنوان یک نمای مناسب و مطابق با استانداردهای متون بر روی یک صحنه واقعاً سهبعدی عمل میکند. تعاریف لنز در جدول S-plane به اشیای لنزی سهبعدی تبدیل میشوند که درون پنجره اصلی شبیهسازی قرار میگیرند، همانطور که در ?? دیده میشود.
دسترسی به ویرایشگر S-plane
ویرایشگر S-plane از پنجره اصلی Optical Workbench قابل دسترسی است. در زبانه ساختار دستگاه، روی آیکون S plane در نوار ابزار سمت چپ (درست زیر Layer editor) کلیک کنید، همانطور که در ?? نشان داده شده است. این کار پنجره ویرایشگر S-plane را باز میکند، جایی که میتوانید پشتههای لنزی را ایجاد، ویرایش و سازماندهی کنید.
جدول S-plane
ویرایشگر S-plane سامانههای لنزی را بهصورت یک جدول از سطوح نمایش میدهد (??). هر جفت ردیف متناظر با یک لنز فیزیکی است: یک سطح ورودی و یک سطح خروجی. ستونها پارامترهای نوری کلیدی را ثبت میکنند:
- Name — یک برچسب برای ناحیه (هوا، Lens 1، Lens 2، …).
- Optical material — مدل ضریب شکست یا نامگذاری شیشه.
- Lens type — کروی، آسفریک، و غیره.
- Gap یا Thickness — فاصله تا سطح بعدی.
- r0 — شعاع انحنای سطح.
- Diameter — دهانه آزاد سطح.
- id و ستونهای کمکی — شناسههای داخلی و گزینهها.
هنگامی که مقادیر را در جدول S-plane ویرایش میکنید، هندسه لنز سهبعدی متناظر بلافاصله در نمای Optical Workbench بهروزرسانی میشود. رنگها بهصورت سازگار استفاده میشوند، بهطوری که برای مثال، ردیفهای قرمز با برچسب Lens 1 با لنز قرمز در صحنه سهبعدی متناظر هستند، ردیفهای نارنجی با لنز نارنجی، و به همین ترتیب.
گروههای لنزی و جایدهی سهبعدی
در OghmaNano، هر جدول S-plane با یک شیء سهبعدی به نام گروه لنزی مرتبط است. گروه لنزی صرفاً یک محفظه است که همه لنزهای متعلق به یک تعریف S-plane خاص را در خود نگه میدارد. در نمای سهبعدی، گروه لنزی بهصورت یک جعبه مرزی قرمز ظاهر میشود، همانطور که در ?? نشان داده شده است. جعبه قرمز بیرونی، حجم کلی شبیهسازی را نشان میدهد؛ جعبه قرمز داخلی، گروه لنزی است. هنگامی که گروه لنزی را در فضای سهبعدی جابهجا میکنید — برای مثال با کلیک و درگ کردن آن در حالی که کلید Shift را نگه داشتهاید — همه لنزهای تعریفشده در جدول S-plane متناظر نیز با هم جابهجا میشوند. این کار بازجایدهی یک مجموعه نوری کامل را درون یک صحنه بزرگتر آسان میکند.
کلیک روی New در ویرایشگر S-plane یک گروه لنزی جدید با جدول S-plane مختص به خود ایجاد میکند. بنابراین میتوانید چندین S-plane مستقل را در یک شبیهسازی واحد داشته باشید، که هر کدام در گروه لنزی سهبعدی خود قرار گرفتهاند. این برای مدلسازی سامانههای نوری مرکب مانند تلسکوپها با مجموعههای مجزای objective و eyepiece، یا ماژولهای دوربین با چندین بلوک لنزی مفید است.
نمای S-plane در برابر جهان سهبعدی
مهم است تأکید شود که در OghmaNano، ویرایشگر S-plane یک نمای مشتقشده از جهان سهبعدی است، نه حقیقت زیربنایی. اشیای لنزی سهبعدی و مشهای آنها نمایش اصلی مورد استفاده توسط رهگیر پرتو هستند. جدول S-plane یک توصیف ساختیافته، سطحبهسطح است که از این اشیا استخراج میشود و با آنها همگام نگه داشته میشود.
این رویکرد هیبریدی بهترین ویژگیهای هر دو جهان را ترکیب میکند:
- شما یک محیط شبیهسازی سهبعدی کامل را حفظ میکنید، که در آن لنزها بهصورت مشهای صریح نمایش داده میشوند و میتوانند با هندسه دلخواه برهمکنش داشته باشند.
- در عین حال، یک رابط استاندارد S-plane به دست میآورید که با شیوهای که طراحیهای لنزی معمولاً در متون اپتیک و ابزارهای طراحی سنتی ارائه میشوند مطابقت دارد.
هنگام طراحی تلسکوپها، لنزهای دوربین یا دیگر سامانههای محوری، اغلب راحتتر است که از جدول S-plane شروع کنید: سطوح، شعاعها و ضخامتها را مشخص کنید، سپس آرایش سهبعدی حاصل را بررسی کنید. برای ساختارهای نوری سهبعدی پیچیدهتر، میتوانید گروههای لنزی تعریفشده با S-plane را با مشهای مبتنی بر CAD یا تصویر از ویرایشگر CAD / Mesh و پایگاهداده Shape ترکیب کنید.