Editor S-plane
Muitos pacotes de projeto óptico — como Zemax OpticStudio, CODE V e OSLO — usam um editor S-plane para descrever sistemas de lentes. Aqui, S significa surface: um editor S-plane é essencialmente uma tabela de superfícies pelas quais a luz passa, listadas na ordem em que são encontradas ao longo do eixo óptico. Cada linha corresponde a uma superfície com curvatura especificada, espessura até a próxima superfície, diâmetro e material.
A mesma ideia é usada no Optical Workbench do OghmaNano. Assume-se que a luz viaja da esquerda para a direita: ela começa no ar, passa por uma superfície da primeira lente (mudando o índice de refração), atravessa a espessura da lente, sai pela segunda superfície e assim por diante para cada lente na pilha. Ao editar a tabela S-plane, você especifica um sistema óptico completo em termos de suas superfícies.
Embora a visualização S-plane seja inerentemente unidimensional (superfícies ao longo de um eixo), o OghmaNano é, por projeto, um ambiente de ray-tracing totalmente 3D, em vez de um modelo de propagação puramente 1D. O editor S-plane, portanto, atua como uma visualização conveniente e padrão da literatura sobre uma cena genuinamente 3D. As definições de lentes na tabela S-plane são convertidas em objetos de lente 3D que vivem dentro da janela principal de simulação, como visto em ??.
Acessando o editor S-plane
O editor S-plane é acessado a partir da janela principal do Optical Workbench. Na aba Device structure, clique no ícone S plane na barra de ferramentas à esquerda (logo abaixo do Layer editor), como mostrado em ??. Isso abre a janela do editor S-plane, onde você pode criar, editar e organizar pilhas de lentes.
A tabela S-plane
O editor S-plane apresenta sistemas de lentes como uma tabela de superfícies (??). Cada par de linhas corresponde a uma lente física: uma superfície de entrada e uma superfície de saída. As colunas capturam os principais parâmetros ópticos:
- Name — um rótulo para a região (ar, Lens 1, Lens 2, …).
- Optical material — modelo de índice de refração ou designação do vidro.
- Lens type — esférica, asférica etc.
- Gap ou Thickness — distância até a próxima superfície.
- r0 — raio de curvatura da superfície.
- Diameter — abertura livre da superfície.
- id e colunas auxiliares — identificadores internos e opções.
À medida que você edita valores na tabela S-plane, a geometria correspondente da lente 3D é atualizada imediatamente na visualização do Optical Workbench. As cores são usadas de forma consistente, de modo que, por exemplo, as linhas vermelhas rotuladas Lens 1 correspondem à lente vermelha na cena 3D, as linhas laranja à lente laranja, e assim por diante.
Grupos de lentes e posicionamento 3D
No OghmaNano, cada tabela S-plane está associada a um objeto 3D chamado grupo de lentes. Um grupo de lentes é simplesmente um contêiner que contém todas as lentes pertencentes a uma definição S-plane específica. Na visualização 3D, o grupo de lentes aparece como uma caixa delimitadora vermelha, como mostrado em ??. A caixa vermelha externa representa o volume global de simulação; a caixa vermelha interna é o grupo de lentes. Quando você move o grupo de lentes em 3D — por exemplo clicando e arrastando-o enquanto mantém Shift pressionado — todas as lentes definidas na tabela S-plane correspondente se movem juntas. Isso facilita o reposicionamento de um conjunto óptico inteiro dentro de uma cena maior.
Clicar em New no editor S-plane cria um novo grupo de lentes com sua própria tabela S-plane. Portanto, você pode ter múltiplos S-planes independentes dentro de uma única simulação, cada um situado em seu próprio grupo de lentes 3D. Isso é útil para modelar sistemas ópticos compostos, como telescópios com conjuntos separados de objetiva e ocular, ou módulos de câmera com múltiplos blocos de lentes.
Visualização S-plane vs mundo 3D
É importante enfatizar que, no OghmaNano, o editor S-plane é uma visualização derivada do mundo 3D, em vez da verdade subjacente. Os objetos de lente 3D e suas malhas são a representação primária usada pelo ray tracer. A tabela S-plane é uma descrição estruturada, superfície por superfície, extraída desses objetos e mantida sincronizada com eles.
Essa abordagem híbrida combina o melhor dos dois mundos:
- Você mantém um ambiente de simulação totalmente 3D, com lentes representadas como malhas explícitas que podem interagir com geometria arbitrária.
- Ao mesmo tempo, você ganha uma interface S-plane padrão que corresponde à forma como projetos de lentes são usualmente apresentados na literatura de óptica e em ferramentas tradicionais de projeto.
Ao projetar telescópios, lentes de câmera ou outros sistemas axiais, frequentemente é mais conveniente começar com a tabela S-plane: especificar superfícies, raios e espessuras, e então inspecionar o layout 3D resultante. Para estruturas ópticas 3D mais complexas, você pode combinar grupos de lentes definidos em S-plane com malhas baseadas em CAD ou em imagem do editor CAD / Mesh e do banco de dados de formas.