在光学设计中，围绕特定点旋转光学元素是一项重要的技能，尤其在设计复杂的光学系统时。Zemax OpticStudio提供了强大的工具来实现这一功能，其中坐标间断是一个非常通用的工具，可以用来倾斜或偏心一个或多个光学表面。本文将详细介绍如何使用坐标间断工具围绕空间中的任意点旋转光学元素，并通过实例演示这一过程。

　　一、以三透镜系统为例

　　为了更好地理解如何在Zemax中实现这一功能，我们将使用一个简单的三透镜系统作为示例。该系统由三个凸平单透镜组成，图1展示了其3D布局图。我们将重点演示如何倾斜中间的透镜（透镜2）。

       图1：三透镜系统的3D布局图

　　二、绕前顶点旋转

　　1. **插入坐标间断**

　　为了使透镜2围绕其前顶点倾斜，我们需要在“透镜2前表面”之前插入一个坐标间断面（Coordinate Break），如图2所示。插入的间断面变成了表面6，轴心点在A点，因此我们将这一行标记为“pivot point at A”。

　　2. **设置倾斜角度**

　　在透镜编辑器中，我们可以通过设置“Tilt About X: 5°”来实现倾斜。图3显示了修改后的镜头编辑器，表面6的倾斜角度设置为5°。

　　3. **更新3D布局图**

　　更新后的3D布局图如图4所示，透镜2围绕其前表面旋转了5°。

　　然而，系统的其余部分也倾斜了5度。这是因为我们在第6行倾斜了坐标系统，但没有对坐标系进行补偿。

　　三、校正坐标系

　　为了让系统的其余部分不受透镜2倾斜的影响，我们需要校正坐标系统。为此，我们在镜头编辑器中插入新的表面9和10，如图5所示。

　　在表面9中，我们使用坐标返回功能，设置“Orientation”为XYZ，并设置“To Surface”为6。OpticStudio将自动计算并应用需要返回到表面6的倾斜、偏心和厚度，并将这些值应用到表面9。

　　表面9上的自动坐标返回将正确地“撤消”任何应用在表面6上的倾斜和偏心的组合。通过这种方法，我们可以确保透镜2的倾斜不会影响光学系统的其他部分。

　　四、检查工作状态

　　为了验证透镜2的倾斜是否正确而不影响其他光学表面，可以使用全局坐标来检查系统的状态。全局坐标数据可以通过以下路径访问：

　　- **Analysis > Reports > Prescription Data**

　　在设置中，确保选中除“Global Vertex”之外的所有选项。输出窗口将列出系统中每个元素的全局顶点。

　　通过检查数据，我们可以确认透镜2上的5度倾斜没有改变其他表面的倾斜或位置。特别地，曲面10到15不包含任何倾斜，表明系统的其他部分保持不变。

　　五、绕透镜中心旋转

　　如果我们想让透镜围绕其中心的轴上点倾斜，可以使用类似的方法，只需调整旋转点。透镜系统的3D布局图如图8所示，透镜2在其中心（点A和点B的中间位置）绕轴上点倾斜5度。

　　在镜头编辑器中，我们使用了第6、7、10和11行。第7行设置倾斜和偏心，图9显示了镜头编辑器的配置。

　　六、绕空间中任意点旋转

　　除了上述情况，坐标间断工具还可以用于围绕空间中任何点的通用旋转。例如，如果我们想让透镜围绕其中心上方20毫米的点倾斜7度，如图10所示。

　　在镜头编辑器中，使用了镜头前的三行和镜头后的三行，创建一个通用的旋转轴。通过在第7行输入值，任何倾斜或偏心的组合都可以应用到透镜2。

　　七、总结

　　通过上述步骤，您已经成功掌握了如何在Zemax OpticStudio中围绕空间中的任意点旋转光学元素的技巧。无论是绕透镜的前顶点、中心还是任意空间点，坐标间断工具都为光学设计提供了极大的灵活性。理解这一过程不仅有助于设计复杂的光学系统，还能提高设计的效率和准确性。如果在操作过程中遇到任何问题，建议参考OpticStudio的帮助文档或联系技术支持以获取进一步的协助。