光线分束(Ray splitting)
通常情况下,当光线入射到一个表面上时;部分能量将被反射,部分能量将被透射,还有一部分能量被吸收,这取决于表面的属性。光线分束使用了ZEMAX计算反射和折射光路的功能,然后继续对反射和折射光线进行光线追迹。ZEMAX也支持随机选择反射或折射路径而不是两个同时发生,见第111页“简单光线分束(SimpleRaySplitting)”。从其它折射界面反射的光线一般叫作鬼像反射。
当然,当一个光线分束后,通常每一个“子”光线将入射到其它物体,并且该光线又可以进行分离,如此重复下去。当有多个光线与物体相交时,总的光线数目就会极为巨大,所以必须在光线追迹中有一个控制条件,使得光线追迹能够最终结束。
限制光线分束的数目有多种方法:
光线与物体相交的最大次数:该量定义光线沿光路从来自光源的父光线开始到最后一个光线与物体相交点,光线与其它物体相交的次数。
光线段的最大数目:一个光线段指的是光路中从一个光线与物体相交点到下一个光线与物体相交点之间的部分。当光线从光源发出,传播到第一个物体。这就是一个段。此时如果光线分成两根,则每一条光线就是另一个段(共3个)。如果这两个条光线均进行光线分束,则一共有7个段。通常情况下。光线段数目增长的越快,与光线何物体相交数相比,这个值就需要设置的越大。
最小相对光强:光线每分离一次,光能就要减小一次。最小相对光强是光线进行光线追迹时所携带光强的最低限。该参数是一个因子,如0.001,表示相对于从光源发出的初始光线的光强。一旦子光线的能量小于该相对能量,光线就终止。
最小绝对光强:该参数与最小相对光强非常相似,只不过它是绝对强度,单位为系统光源单位,而不是相对于起始强度的光强。如果该值为0,则绝对光强值忽略。光源单位在通用对话框中的“系统”的“单位”列表中定义。详见第101页“光源单位(Source Units)”。
所有这些设置均在通用(General)对话框中的系统(System)的非序列(Non-Sequential)中定义。详见第109页“非序列(Non-Sequential)”。
光线分束和偏振(Ray splitting and polarization)
由于精确的反射和透射计算需要偏振信息,所以只有在完成偏振光线追迹后,才可以进行光线分束。
也可以关闭光线分束,在这种情况下,透射路径经常采取折射干涉。除非发生光线全内反射(TIR)。如果表面是平面,当然通常采用反射路径。
右图中显示了当光线分束之后可能的光线路径。图中只画出了一条输入光线。
当使用光线分束时,如果最小相对光能设置的很低,需要追迹的光线个数可以变的很大。例如,对入射一玻璃体的光线进行光线追迹,该玻璃体每个面都有50%的膜层相对光强设置为0.01将会产生256个光线段。如果相对光强设置为1E-8,对于进入玻璃体内部的光线段进行追迹将会产生2.7亿根光线段!对于具有较低反射率的系统(如AR反射模系统),由于反射路径的光强衰减的非常快,所以将不会产生很多光线分段。此外,建议适当地将相对光线透射率设高,大约在0.001左右,直到模型顺利工作并且需要更详细的结果。
由于总的光线数目非常大,所以3D视图可能会变的很混乱。一种减少显示光线的方法是使用“过滤”字符串减少所画光线的数量,见第438页“过滤字符串(The filter string)”。
《ZEMAX中文使用手册》P429