Ansys Zemax光学设计软件技术教程：如何编写ZPL宏：计算环带...

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本文介绍如何使用Zemax编程语言 (ZPL) 创建宏来计算和绘制用户自定义的性能指标。 在本示例中，系统的环带垂轴色差 (Zonal Transverse Chromatic Aberration, ZTCA) 将被分析。在解释了需要使用的基本算法之后，本文将描述如何将宏通用化以允许用户进行更加灵活的使用，包括用户输入和错误捕获。 作者 Alessandra Croce 附件下载 文章附件 简介 假设我们要计算系统的环带垂轴色差 (ZTCA)。ZTCA作为光瞳区域的函数，定义为两个波长在像平面上的光线高度差 ZTCA = YF - YC 基本算法如下： 定义步进式光瞳区域 对应追迹每个波长的边缘光线 减去y坐标 输出结果 我们建议在编写ZPL宏时将采用以下编程规范，使宏更易于阅读： 将所有变量写成小写形式 将所有ZPL函数和关键字写成大写形式 对IF和FOR循环采用文本缩进 赋予变量有意义的名称 （例如 ray_angle  而不是 a） 使用描述性注释（例如使用  ! 或 #） 为了使宏更易于阅读，OpticStudio具有内置的文本编辑器，将语法突出显示：                                 登录/注册后可看大图 初版宏的编写 对于此示例，我们将使用示例文件<Documents>\Zemax\Samples\Sequential\Objectives\ Doublet.zmx。将此文件加载到OpticStudio中，然后单击“编程“ (Programming)...新建宏 ( New Macro)”：                                 登录/注册后可看大图 输入以下代码，以根据之前描述的算法流程来计算环带垂轴色差 (ZTCA) ：                                 登录/注册后可看大图 使用功能区上的第二个按钮将宏另存至<Documents>\Zemax\Macros folder，命名为“ZTCA1.zpl“。                                 登录/注册后可看大图 然后，从“编程 (The Programming tab) ”选项卡中，从“宏列表 (Macro List) ”下拉菜单中选择已保存的宏，或者从“编辑/运行 (Edit/Run) ”中选择它，然后单击“运行 (Run) ”。                                 登录/注册后可看大图 运行宏时，将出现一个新的文本窗口，其中包含宏的输出。在本示例中，输出结果为环带垂轴色差ZTCA，作为光瞳区域的函数：                                 登录/注册后可看大图 请注意，此宏文件需要基于许多假设，确保宏能够正常运行： 边界波长是 1 和 3 步进数为 10 它仅计算轴上视场的环带垂轴色差ZTCA 无错误检查功能 如果只有一个波长怎么办？ 让我们改进宏，使其可以与其他文件一起使用。 通用宏的编写用户自定义的步进数 我们可以使用 INPUT 关键字提示用户输入步进数，而不是使用固定值 10。在宏的开头，删除赋值“numsteps = 10”并按如下方式使用 INPUT ：                                 登录/注册后可看大图 运行宏时，“ ZPL宏输入 (ZPL Macro Input) ”窗口将出现：                                 登录/注册后可看大图 IF 语句通过函数 INTE() 测试numsteps是否为正整数，该函数将会对数值进行四舍五入。 GOTO 命令OpticStudio使用指定的LABEL命令将程序跳至某一行（向前或向后）。在这种情况下，我们使其跳到程序的结尾：                                 登录/注册后可看大图 尽管 END 在使用子例程时才被严格要求，但是使用它来指示宏的执行在何处终止是一个良好的编程习惯。 适应不同的波长 接下来，我们可以要求宏确定临界波长（最小和最大），并将其用于光线追迹中。如果文件中仅定义了一个波长，我们也可以要求宏返回错误消息：                                 登录/注册后可看大图 现在，用于光线追迹的波长是minwav和maxwav，因此在 FOR 循环中，将行： RAYTRACE 0, 0, 0, py, 1 RAYTRACE 0, 0, 0, py, 3 用以下两行替换： RAYTRACE 0, 0, 0, py, minwav RAYTRACE 0, 0, 0, py, maxwav 错误检查 最后，我们可以使用 RAYE() 检查光线追迹期间的错误。 因此，代码变为：                                 登录/注册后可看大图 将宏另存为ZTCA2.ZPL并测试代码正确性，确保您测试了每种错误情况： 用户定义的步进 < 1 或非整数 仅1个波长 光线错误 以下是20个光瞳区域的宏输出：                                 登录/注册后可看大图 绘制数据 除了输出数据外，我们还可以使用 PLOT 或 PLOT2D 关键字来绘制数据。 PLOT 支持一个自变量和一个因变量，而 PLOT2D 支持两个自变量和一个因变量。这两个关键字都允许用户充分控制绘图格式，例如： 标题，坐标轴图例 X,Y 轴刻度 注释 数据点和拟合线：颜色、样式、大小 窗口纵横比 为了能够绘制数据，首先需要声明两个数组变量：一个用于光瞳坐标，一个用于环带垂轴色差ZTCA。在用户输入和错误检查代码之后添加数组声明： DECLARE pupil, double, 1, (numsteps + 1) DECLARE ztca, double, 1, (numsteps + 1) 然后，在主循环内，您需要将值存储在先前声明的数组中，而不是将其输出到屏幕上。 这意味着将此行： PRINT "Pupil zone = ", py, " ZTCA = ", yf-yc 用下两行替换： pupil(i+1) = py ztca(i+1) = yf-yc 最后，在主循环之后添加代码以创建绘图： PLOT NEW PLOT BANNER, "ZTCA vs Py" PLOT TITLE, "Zonal Transverse Chromatic Aberration" PLOT TITLEX, "Normalized Pupil Coordinate (Py)" PLOT TITLEY, "ZTCA (mm)" PLOT RANGEX, 0, 1 PLOT RANGEY, -0.005, 0.005 PLOT DATA, pupil, ztca, (numsteps + 1), 1, 2, 0 PLOT GO PLOT DATA 用于定义要绘制的一系列数据点。它需要以下参数： x_array, y_array, #points, color, style, options 在本例程中颜色 1 = 蓝色 (Color 1 = blue), 样式 2 = 虚线 (style 2 = dashed), 可选项 0 = 无数据点标记 (option 0 = no data point markers)。 PLOT 语法的完整说明可以在帮助文件部分的编程选项卡 (The Programming Tab) > 关于ZPL (About the ZPL) > 关键字（关于zpl） (KEYWORDS (about the zpl) ) > 绘图 (PLOT) 中进行了描述。 现在将宏另存为ZTCA3.zpl并运行它。 该宏将产生以下绘图：                                 登录/注册后可看大图 光研科技南京有限公司是国内可靠的Ansys Zemax光学设计软件代理商！公司已经为广大企业，研究所以及高校提供了很多优秀的相关产品和服务，在行业内建立了值得信任的口碑。 　　Ansys Zemax光学软件 　　咨询与订购方式 　　联系人：光研科技南京有限公司徐保平 　　手机号：15051861513 　　微信号：13627124798                                 登录/注册后可看大图