S-plane editor
Zemax OpticStudio、CODE V、OSLO などの多くの光学設計パッケージでは、 レンズ系を記述するために S-plane editor が使用されます。ここで S は surface を表します。S-plane editor は本質的には、光が通過する面を 光軸に沿って遭遇する順に並べた表です。各行は、 指定された曲率、次の面までの厚さ、直径、および材料を持つ 1 つの面に対応します。
同じ考え方が OghmaNano の Optical Workbench でも使われています。光は左から 右へ進むと仮定されます。すなわち空気中で始まり、最初のレンズの一方の面を通過して（屈折率が変化し）、 レンズ厚を進み、2 番目の面を通って出ていき、これをスタック内の各レンズについて繰り返します。 S-plane テーブルを編集することで、面の集合として完全な光学系を指定できます。
S-plane ビューは本質的に一次元的（軸に沿った面の並び）ですが、OghmaNano は設計上、 純粋な 1D 伝搬モデルではなく、完全な 3D 光線追跡環境です。したがって S-plane editor は、本当に 3D のシーンに対する便利で文献標準的な ビュー として機能します。 S-plane テーブル内のレンズ定義は 3D レンズオブジェクトへ変換され、 ?? に示すように メインシミュレーションウィンドウ内に配置されます。
S-plane editor へのアクセス
S-plane editor は Optical Workbench のメインウィンドウからアクセスします。 Device structure タブで、左側ツールバーの S plane アイコンをクリックしてください（Layer editor のすぐ下）。 これは ?? に示されています。 これにより S-plane editor ウィンドウが開き、レンズスタックを作成、編集、整理できます。
S-plane テーブル
S-plane editor は、レンズ系を面の表として表示します （??）。 各行ペアは 1 枚の物理レンズ、すなわち入射面と出射面に対応します。 列には主要な光学パラメータが含まれます:
- Name — 領域のラベル（空気、Lens 1、Lens 2、…）。
- Optical material — 屈折率モデルまたはガラス種別。
- Lens type — 球面、非球面など。
- Gap または Thickness — 次の面までの距離。
- r0 — 面の曲率半径。
- Diameter — 面の有効開口径。
- id および補助列 — 内部識別子およびオプション。
S-plane テーブル内の値を編集すると、それに対応する 3D レンズ形状が Optical Workbench ビューで即座に更新されます。色も一貫して使用されるため、たとえば Lens 1 とラベル付けされた赤い行は 3D シーン内の赤いレンズに対応し、 オレンジの行はオレンジのレンズに対応する、というようになります。
レンズグループと 3D 配置
OghmaNano では、各 S-plane テーブルは lens group と呼ばれる 3D オブジェクトに関連付けられています。lens group とは単に、 特定の S-plane 定義に属するすべてのレンズを保持するコンテナです。3D ビューでは lens group は赤い バウンディングボックスとして表示されます。これは ?? に示されています。外側の赤いボックスはグローバルなシミュレーション体積を表し、内側の赤いボックスが lens group です。 3D 内で lens group を移動すると — たとえば Shift を押しながらクリック＆ドラッグした場合 — 対応する S-plane テーブルで定義されたすべてのレンズが 一緒に移動します。これにより、大きなシーンの中で光学アセンブリ全体を簡単に再配置できます。
S-plane editor で New をクリックすると、独自の S-plane テーブルを持つ新しい lens group が作成されます。したがって、1 つのシミュレーション内に 複数の独立した S-plane を持つことができ、それぞれが独自の 3D lens group 内に配置されます。 これは、対物系と接眼系が分かれた望遠鏡や、 複数のレンズブロックを持つカメラモジュールなどの複合光学系をモデル化する際に有用です。
S-plane ビューと 3D ワールド
OghmaNano では、S-plane editor は基礎となる真の表現ではなく、 3D ワールドから派生した ビュー であることを強調しておくことが重要です。3D レンズオブジェクトと そのメッシュこそが、光線追跡器によって使用される一次表現です。S-plane テーブルは、 これらのオブジェクトから抽出された構造化された面ごとの記述であり、 それらと同期された状態に保たれます。
このハイブリッドなアプローチは、両方の長所を組み合わせています:
- レンズが任意の形状と相互作用できる明示的メッシュとして表現された、 完全な 3D シミュレーション環境を維持できます。
- 同時に、光学文献や従来の設計ツールでレンズ設計が通常どのように提示されるかに一致した、 標準的な S-plane インターフェースも得られます。
望遠鏡、カメラレンズ、その他の軸対称系を設計する場合、まず S-plane テーブルから始めるのが最も便利なことが多いです。すなわち面、曲率半径、厚さを指定し、 その後で得られた 3D レイアウトを確認します。より複雑な 3D 光学構造については、 S-plane で定義された lens group を CAD / Mesh editor および Shape database の CAD ベースまたは画像ベースのメッシュと組み合わせることができます。