如何编写用户自定义表面

概述

这篇文章介绍了：

1.什么是用户自定义表面 (User-Defined Surfaces)

2.如何使用Microsoft Visual Studio 2017 (VS2017) 编写用户自定义表面

3.如何使用其他编译器

您可以前往以下链接查看并下载VS2017

https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/vs/community/

用户自定义表面

表面用来定义不同光学介质之间的界面。表面可以定义为透射、反射或是衍射的。OpticStudio 18.9版本支持78种表面类型，其中包括非常通用的表面类型，例如多项式表面 (Polynomial surface) 和双锥Zernike (Biconic Zernikes) 表面等。

但有些时候，用户会需要满足特定要求的表面类型，这也是用户自定义表面类型发挥作用的时候。您可以随时将您对新表面的需求发送给support@zemax.com，但OpticStudio也为您提供了自己实现新表面设置的途径。

用户自定义表面是一个编译好的函数（严格意义上是Windows的DLL），它可以根据您的需要实现任意表面形状、相位、透过率函数、梯度折射率或这几种类型的组合。在定义用户自定义表面时，您可以自行输入表面参数，或根据已有的数据库进行定义。

本文以OpticStudio中自带的示例文件为基础，介绍了编译用户自定义表面的基本步骤。本文不涉及构建特定表面的方法，这将在其他文章中介绍。

如果您已经拥有基础的编程经验并且对想要构建的表面已经有了清晰的数学描述规范，那么定义用户自定义表面是非常容易的。通过示例文件，本文将带您快速了解如何定义用户自定义表面，但是确定所需要的数学函数往往是最难的部分。

我们要做的第一步就是确定表面的定义规范。首先，在OpticStudio已经提供的表面中寻找一个最贴近您需求的表面，阅读用户手册中关于该表面的描述。然后以该描述为基础，写出一份符合您需求的定义规范。用文本描述的方式对您要定义的表面进行描述，给出所需的表面矢高表达式及相位表达式等，给出透镜数据编辑器中额外参数的用途。最后，我们要确定初次调用该表面时额外参数的初始值。例如，当您第一次在透镜数据编辑器中插入一个标准面 (Standard surface) 时，曲率半径的初始值为无穷大，厚度的初始值为零，圆锥系数的初始值为零。您需要确定什么初始参数是最“安全”的。

回到手册中查看关于用户自定义表面的描述。您将看到我们提供的多个示例。找到和您的需求最贴近的示例文件，并将其作为构建用户自定义表面的起点。在示例文件的基础上进行修改的好处在于，您不需要编写所有的代码来使文件与OpticStudio进行通信，我们在示例文件中已经替您完成了这部分工作。您只需要专注于编写表面即可。

当您在示例文件中找到了和您的需求最贴近的示例文件时，将源文件（扩展名为xxx.c的文件）复制并重命名。在本文中，我们将使用示例中的us_arrayeven.c文件进行演示，该文件位于Zemax根目录/DLL/Surfaces文件夹中。该文件定义了一个矩形的非球面阵列表面。我们将把这一文件重命名为myarray.c。

使用VS2017编译表面

首先启动Microsoft Visual Studio 2017，点击文件 (File) - 新建 (New) – 项目 (Project)新建一个项目，在Visual C++中建立一个空项目 (Empty Project)。将项目命名为My_asphere并保存在任意路径下，点击确定生成一个空项目：