序列 vs 非序列模式

  • 16 March 2023
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本帖参考了Sequential vs Non-Sequential mode? | Zemax Community,应原帖作者Allie的邀请整理而成。


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蚯蚓版:

(因为在非序列里面要分裂,想来想去蚯蚓比较合适,有更好的比喻请告诉我,我来改XD)

序列模式派出的蚯蚓们会从起点(物面)按照指定的初始出发方向以及路线去定点打卡旅行到达目的地(像面)

非序列的蚯蚓们在指定的地点跟方向(光源)出发,如果一路上都没有遇到可以玩的景点(可交互的物体)或者目的地(探测器),就会自生自灭。如果在某个景点遭受了非人(啊,不是,非蚯蚓)的待遇(衍射,散射之类的),可能会变成几段,也可能交了保护费变短了一截(部分吸收能量减弱),然后按照给出的方向去旅行,重复以上的步骤。

 

纯术语版本:

在序列模式下,光线按照镜头数据编辑器中定义的顺序从一个表面追迹到另一个表面。序列模式仅限于跟踪每条光线的单个透射或反射路径,具体取决于使用的是折射元件还是反射元件。虽然序列模式适用于分析成像和无焦系统的性能,但它不适用于照明系统或杂散光和散射很重要的系统。

非序列模式是分析杂散光、散射和照明的最佳选择。在这种模式下,光源、物体和探测器的顺序是光线在源发射后与物体进行物理交互的顺序。光线可能会多次与物体交互,或者根本不与物体交互。在每个界面上,一条母光线可以分成多个子光线,这些子光线被传输、反射、吸收或散射。

有关更多信息,请查看知识库文章“探索OpticStudio中的非序列模式 – 中文帮助 (zemax.com)”。

 

FAQ: 这是否意味着非序列模式比序列模式更加通用或者说,严谨?

 

精简版:

非序列更严谨,同时也更加耗时。序列模式因为限制了传播路径,更加高效。

当需要考虑与其他物体、表面交互的情况时,可能非序列模式会更加合适。

 

完整版:

非序列光线追迹通常可以被认为是一种更严格的几何光线追迹方法。这是因为它允许考虑光线散射和分裂,以便用户可以更全面地了解光如何通过光学(或光机)系统以预期和意外的方式传播。但是,它的严谨性并不一定意味着非序列模式始终是设计环境的最佳选择。这种严谨性带来了计算负载,它与执行速度直接相关。非序列计算通常比序列计算慢得多。

其原因归结为序列模式极大地限制了光线可以传播的区域(即从一个定义的表面正好从一个定义的表面传播另一个定义的表面)。这种限制允许序列模式对光学系统做出许多假设,这既大大提高了计算效率,又允许不同类型的分析。例如,将序列模式限制为只能在一个表面停止,使我们能够计算和利用系统的一阶属性。这些一阶属性随后构成了几个分析功能的基础,例如波前图和FFT PSF,这在许多成像系统中都至关重要。

然而,序列模式的最大限制是光线必须遵循明确定义的路径;也就是说,在开始设计之前,您需要知道您希望光线去向何处,以及通常如何将其到达那里。有了这个,光也只能与透镜的光学表面相互作用,所以你可以认为结果是“理想化的”,从某种意义上说,你还没有考虑光可以与之相互作用的其他物体/表面。另一方面,非序列模式非常适合模拟光线如何与这些“其他”物体/表面相互作用,并且不需要您事先定义预期路径。例如,在尝试对扩展源进行建模时,这使您的工作更加轻松,因为它允许您对光线与这些源的物理几何形状之间的不可预测的交互进行建模。

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