在ZEMAX中优化非序列光学系统

这张图显示了光线从x和y轴的-90°到+90°入射到探测器上光线的角度范围。没有光线的角度超过35°，因为LED没有超过这个角度发射。峰值强度出现在27°左右。我们感兴趣的是接近0°的光功率。针对这样的分布有两个标准:RMS角宽度和质心发光强度。设置RMS角宽度是要获得准直光线（即具有相同入射角的光线），质心目标是使入射角为零。下面的评价函数可看到这个角度下的发光强度。

第一个NSDD操作数读取探测器物体0，该物体不存在；没有物体0可以存在。这是此操作数的一个特殊用法: 在OpticStudio中用于清除所有探测器。另外，可以通过定义一个负数(例如：Det# = -3，只清除探测器3)来清除单一探测器。这在定义了多个探测器的系统中非常有用。

接下来，操作数NSTR告诉OpticStudio去完成光线追迹。第二和第三个操作数NSDD读出探测器物体3，质心x和y (Pix# = -6， -7)，数据项2，即功率/单位立体角。注意，我们的目标是质心发光强度(角度)，而不是质心照度(空间)。第四个操作数NSDD读取所有像素数据的RMS角宽度。此外，最后一个操作数NSDD读取了中心像素(5101)的强度，以便进行比较；注意，没有分配权重，操作数就不会对评价函数有贡献。这个值大约是23 Cd。

最后一个NSDD操作数与一个OPGT操作数相结合，以保持探测器上的最小光通量。我们把这个设为25，因为这是探测器上的初始光通量。如果这个操作数不存在，那么完全移除反射镜就有可能使评价函数值为0！如果没有能量落在探测器上，质心强度和RMS半径为零，这就是我们的目标。这个“解”强调了定义良好的评价函数的重要性。在优化过程中，OpticStudio将尝试将评价函数变为零，而不管这在系统中的物理意义。

6.自由曲面反射镜

自由曲面通常被描述为多个低阶多项式，如样条曲线或贝塞尔曲线。它们通常用来描述涡轮叶片、车身和船壳等形状。

然而，在光学系统设计时，保留基本圆锥曲线部分的概念，并使该部分向自由曲面形式偏离，是非常有助于设计的。原因很快就会揭晓。我们将使用扩展多项式面(Extended Polynomial Surface)物体，这个表面可由以下形式的方程描述: