X，Y和Z像元數(shù) (X, Y, Z Voxels)：該參數(shù)用來(lái)表示使用多少個(gè)體元來(lái)表示所定義物體的不可見(jiàn)的邊界。體元技術(shù)允許通過(guò)在給定的體元數(shù)量下，預(yù)先計(jì)算物體或物體的一部分，以實(shí)現(xiàn)光線的快速追跡。進(jìn)入一個(gè)體元空間的光線只可能與所有體元的一個(gè)子集相交；因此只需要判斷這些子集體元上是否發(fā)生了光線與物體的相交即可。像元數(shù)越大，則模型的建立時(shí)間越長(zhǎng)，但光線追跡的速度越快。通常情況下需要實(shí)驗(yàn)幾次才能確定合適的像元數(shù)。需要注意的是，像元數(shù)會(huì)影響光線追跡的速度和以及建立物體所需的內(nèi)存，但同樣不會(huì)影響光線追跡的精度。

分解文件？(Explode?)：該參數(shù)表示CAD零件是否已被分解。這個(gè)參數(shù)是OpticStudio用來(lái)表示分解狀態(tài)的，不需要用戶進(jìn)行設(shè)置。如果您想要分解一個(gè)CAD物體，可以選擇非序列元件編輯器工具欄上的CAD > 分解CAD裝配體文件 (Explode CAD Assembly) 來(lái)實(shí)現(xiàn)。

弦公差 (Chord Tolerance)：該選項(xiàng)位于物體屬性 (Object Properties) 中的CAD標(biāo)簽中，它只影響物體在布局圖中的渲染效果。OpticStudio在渲染物體時(shí)，會(huì)將物體表面近似表示為多個(gè)三角形的鱗甲面，弦公差表示三角形鱗甲面上的點(diǎn)與物體真正的表面之間所允許的最大偏差距離。如果把這個(gè)值改小，則會(huì)添加更多地三角形面來(lái)精細(xì)地表示物體表面，但會(huì)降低渲染的速度并占用更多內(nèi)存。如果該值保持默認(rèn)值0，則OpticStudio會(huì)自動(dòng)根據(jù)物體的尺寸選擇一個(gè)合適的弦公差，以快速地渲染物體的形狀。同樣的，弦公差的值不會(huì)影響光線追跡的計(jì)算精度。

光線追跡的精度與速度

所要導(dǎo)入的物體是由多個(gè)平面構(gòu)成時(shí)，推薦使用STL格式，而所要導(dǎo)入的物體由光滑連續(xù)的表面組成時(shí)，推薦使用IGES、STEP和SAT格式。

并不是所有類型的表面形狀使用CAD文件格式（例如IGES、SAT、STEP）都可以得到足夠的光線追跡精度。對(duì)于平面、球體和圓柱體來(lái)說(shuō)，在正確設(shè)置的情況下使用CAD格式可以具有很高的光線追跡精度。然而對(duì)于高階的面型來(lái)說(shuō)，CAD格式通常無(wú)法高精度地表示這些表面。

例如，對(duì)于一個(gè)具有r的十六階項(xiàng)的非球面來(lái)說(shuō)，CAD格式的文件無(wú)法準(zhǔn)確地對(duì)該表面進(jìn)行描述。在這種情況下，CAD軟件一般會(huì)使用一條分段的曲線進(jìn)行近似擬合，這是一個(gè)使用多個(gè)低階曲線進(jìn)行分段擬合的方法。一般使用多個(gè)三階或四階多項(xiàng)式所對(duì)曲面進(jìn)行近似描述。這樣做的精度對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是足夠的，但是當(dāng)進(jìn)行光線追跡需要曲面精確度在亞波長(zhǎng)量級(jí)的情況，這樣的低階多項(xiàng)式精度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

這個(gè)問(wèn)題通常出現(xiàn)在我們?cè)贠pticStudio中進(jìn)行高光學(xué)精度的表面建模后，使用CAD文件導(dǎo)出該表面，然后再重新導(dǎo)入該CAD文件進(jìn)行光線追跡的情況。例如，當(dāng)OpticStudio將內(nèi)置的非球面以CAD樣條曲線的形式導(dǎo)出時(shí)，零件的光學(xué)精度就會(huì)損失。

對(duì)于非成像系統(tǒng)中光學(xué)元件，以及對(duì)機(jī)械元件進(jìn)行雜散光分析時(shí)，CAD文件的精度一般滿足需求。然而對(duì)于成像系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們需要格外注意導(dǎo)入的CAD零件是否能足夠準(zhǔn)確地表示您想要的面型。需要注意的是，OpticStudio在進(jìn)行內(nèi)部光線追跡時(shí)的精度大約在1E-12量級(jí)，而CAD物體的精度則要低多個(gè)數(shù)量級(jí)。

對(duì)于球面透鏡這樣的簡(jiǎn)單物體來(lái)說(shuō)，如果使用CAD格式的文件導(dǎo)入后進(jìn)行光線追跡，會(huì)比使用相同的OpticStudio內(nèi)置面型進(jìn)行光線追跡的速度慢很多。因此通常來(lái)講，我們應(yīng)盡可能使用OpticStudio的內(nèi)置面型進(jìn)行建模。導(dǎo)入的CAD物體的光線追跡速度很大程度上取決于文件中對(duì)物體形狀的表示方法。

對(duì)于同一個(gè)物體來(lái)說(shuō)，在OpticStudio所支持的CAD格式中也可能有無(wú)窮多種表示方式。例如，其中一種有效的表示方法也許只需要幾條樣條曲線就可以描述一個(gè)物體的形狀；而不太實(shí)用的表示方法則可能需要成百上千條更小的樣條曲線來(lái)模擬這個(gè)物體。雖然從機(jī)械建模的角度來(lái)看，兩種方式都是有效的，而且都能生成相同的物體，但是有龐大數(shù)量的樣條曲線表面會(huì)嚴(yán)重影響光線追跡的速度。唯一的改進(jìn)的辦法是回到CAD文件中，查看有沒(méi)有更加有效的表示物體的方式。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整CAD導(dǎo)出程序得到不同的物體表示方法，可以使光線追跡速度或者物體尺寸產(chǎn)生幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。

總結(jié)

導(dǎo)入CAD物體功能賦予了OpticStudio很高的通用性，它可以使OpticStudio充分考慮光機(jī)元件的各種效應(yīng)，這在進(jìn)行雜散光分析時(shí)尤為重要。同時(shí)，在許多照明系統(tǒng)中，導(dǎo)入CAD物體功能也非常重要，例如汽車元件檢測(cè)等。

對(duì)CAD文件導(dǎo)入格式的選擇主要取決于您使用的CAD軟件。STL格式適合于本身就是由多個(gè)平面組成的物體，或在3D打印的應(yīng)用場(chǎng)合下使用。IGES和STEP格式是CAD數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式，選擇哪一種格式主要取決于CAD軟件導(dǎo)出的物體模型的質(zhì)量。如果您使用的是基于ACIS引擎的CAD軟件，那么建議您使用SAT格式導(dǎo)入CAD文件。