怎么進行一次成功的光學(xué)設(shè)計？

一套成功的光學(xué)設(shè)計，離不開開發(fā)流程中的高效率仿真、分析、迭代和優(yōu)化。同時，文件轉(zhuǎn)換和不配套的流程也會減慢將產(chǎn)品推向市場所依賴的關(guān)鍵工作流程。

Ansys Zemax OpticStudio 是全球領(lǐng)先的光學(xué)、照明和激光系統(tǒng)設(shè)計軟件。航空航天、天文、汽車、生物醫(yī)學(xué)研究、消費電子和機器視覺領(lǐng)域的頂尖品牌，均將 OpticStudio 視為最佳的工具選擇。OpticStudio 提供綜合全面的成套分析仿真工具，其功能在業(yè)界備受肯定。OpticStudio 提供了業(yè)內(nèi)表現(xiàn)出眾的、用于提升性能的新型優(yōu)化工具。

為實現(xiàn)光學(xué)設(shè)計，工程團隊需要圍繞共同目標，協(xié)調(diào)各自的專業(yè)能力。制約因素通常不是由于團隊知識不足，而是由于工具上的限制。現(xiàn)在 CAD 用戶無需再花費幾小時，甚至數(shù)天時間將光學(xué)設(shè)計轉(zhuǎn)換成 CAD 格式。因為，采用 Ansys Zemax OpticsBuilder，CAD 用戶能直接將完整的光學(xué)設(shè)計從 Optic-Studio 轉(zhuǎn)換成 CAD，分析光學(xué)設(shè)計封裝如何影響光學(xué)性能，為制造部門導(dǎo)出光學(xué)圖紙，因此可以節(jié)省成本和數(shù)月的試錯時間。

使用 Ansys Zemax OpticStudio 結(jié)構(gòu)、熱、分析與結(jié)果 (STAR) 模塊，可以分析結(jié)構(gòu)載荷和熱載荷對光學(xué)設(shè)計的影響。拓展 OpticStudio 功能，立足有限元分析 (FEA) 數(shù)據(jù)集，可增加結(jié)構(gòu)、熱和光學(xué)性能 (STOP) 分析。將 STOP 和 OpticStudio 設(shè)計流程集成為優(yōu)化型工作流程，則減少了人為差錯，避免重新設(shè)計耗費時間。

Ansys Zemax 光學(xué)設(shè)計軟件包提供的先進功能，已成為全球高校和光學(xué)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的光學(xué)、照明和激光系統(tǒng)設(shè)計標準。

精準優(yōu)化，提升設(shè)計性能

使用 Visual Optimizer 提供的滑條等優(yōu)化工具，您可手動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。還可借助先進的優(yōu)化算法，實現(xiàn)最佳設(shè)計。此類算法通過調(diào)節(jié)設(shè)計參數(shù)，如鏡頭半徑、厚度和材料，自動地最大限度提升系統(tǒng)性能。

算法包括高效的局部優(yōu)化和挖掘設(shè)計潛能的全局優(yōu)化。您還可以使用對比度優(yōu)化，快速優(yōu)化 MTF。

全面的公差分析功能保障可制造性

公差仿真提高了設(shè)計一步到位的概率。運行公差靈敏度分析，可計算每項公差如何影響您的設(shè)計性能，或運行反靈敏度分析，讓 OpticStudio 為您計算合適的公差。然后還可用蒙特卡羅公差分析，計算全部公差的累積效應(yīng)。該分析可提供制造良率統(tǒng)計，讓您了解多大比例的成品系統(tǒng)符合規(guī)格。

用 OpticStudio 導(dǎo)入、優(yōu)化和導(dǎo)出 CAD 元件

對光程中的元件，可動態(tài)打開原生的 PTC Creo Parametric 和 Autodesk Inventor 元件，且在 OpticStudio 中進行優(yōu)化?；蚶脙?nèi)建的 CAD 程序零件設(shè)計，為任何應(yīng)用創(chuàng)建定制形狀。為了將設(shè)計更快推向市場，機械工程師可借助 Ansys Zemax OpticsBuilder，在 CAD 軟件中封裝光學(xué)系統(tǒng)，仿真機械設(shè)計對光學(xué)性能的影響。機械工程師可以保存完整機械光學(xué)設(shè)計的 OpticStudio 文件，以便光學(xué)工程師分析該設(shè)計。

從 FEA 包導(dǎo)入 FEA 數(shù)據(jù)

借助 Ansys Zemax OpticStudio STAR 模塊，可直接從任意仿真包將結(jié)構(gòu) FEA 數(shù)據(jù)集和熱 FEA 數(shù)據(jù)集加載至 OpticStudio，并支持全體設(shè)計團隊無縫共享該數(shù)據(jù)。對齊坐標系，即可讓 FEA 數(shù)據(jù)集與正確的光學(xué)表面匹配。

分析結(jié)構(gòu)載荷和熱載荷

借助 Ansys Zemax OpticStudio 的 STAR 模塊，運用強大的數(shù)值擬合算法，快速可視化結(jié)構(gòu)載荷和熱載荷對系統(tǒng)性能和增益的影響，用戶可以加深對設(shè)計的理解。

利用 Zemax API 實現(xiàn)自動化

使用 OpticStudio 和 STAR-API 能夠?qū)崿F(xiàn)工作流程自動化，并可在 Zemax 和其他工程仿真工具間建立流暢連接。

將光學(xué)設(shè)計轉(zhuǎn)換/構(gòu)建為原生 CAD 部件

不必耗費幾個小時重新創(chuàng)建鏡頭，OpticsBuilder 支持 CAD 用戶將來自 OpticStudio 的設(shè)計數(shù)據(jù)，如鏡頭材料、位置、光源、波長和探測器，自動轉(zhuǎn)換/構(gòu)建成 CAD 元件和裝配體。利用精準的元件數(shù)據(jù)，幾分鐘內(nèi)即可基于光學(xué)元件設(shè)計出機械結(jié)構(gòu)。

輕松分析機械封裝對光學(xué)性能的影響

在光學(xué)鏡頭最初設(shè)計階段，通過 Ansys Zemax OpticsBuilder 發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤，幫助用戶避免后期遭遇意外。使用 Zemax 的核心，用戶能方便地運行光線追跡，在原生 CAD 環(huán)境下分析機械封裝如何影響光學(xué)性能。無需再做出各類假設(shè)或等待光學(xué)工程師提供指導(dǎo)意見。

一鍵式光學(xué)圖紙創(chuàng)建

采用 Ansys Zemax OpticsBuilder，只需一鍵點擊自動光學(xué)圖紙設(shè)計導(dǎo)出工具，就能共享符合 ISO 10110 標準規(guī)范的光學(xué)圖紙，并兼容定制圖紙模板。 通過自動填充，可直接從 OpticStudio 提取的光學(xué)制造數(shù)據(jù)，從而節(jié)省時間，減少返工。

高效實踐模塊

Ansys Zemax 可以對您的系統(tǒng)光學(xué)性能開展獨到的仿真，評估最終照明效果；預(yù)測和驗證光照變化和材料變化對觀感的影響，這一切都在真實條件下仿真分析。

1. ZOS-API – 使用應(yīng)用編程接口創(chuàng)建應(yīng)用，或構(gòu)建您自己的分析

2. Ansys Zemax 編程語言 – 在 OpticStudio 中編寫您自己的宏

3. 用戶定義表面和物體 – 編程任何表面形狀、相位、透過率或梯度折射率

4. 定制 DLL 便于創(chuàng)建任意表面、物體、光源和散射函數(shù)

可擴展性

? Ansys Lumerical – 光電仿真與設(shè)計軟件。針對光電元件設(shè)計和光電系統(tǒng)設(shè)計仿真光的相互作用。

? Ansys Speos – 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與驗證。Ansys Speos 預(yù)測系統(tǒng)的照明性能和光學(xué)性能，節(jié)省原型制作時間與成本，同時提升產(chǎn)品效率。

? Ansys AGI – 數(shù)字任務(wù)工程解決方案。由 AGI 開創(chuàng)的“數(shù)字任務(wù)工程”將數(shù)字化建模、仿真、測試與分析融合，以評估系統(tǒng)生命周期每個階段的任務(wù)結(jié)果。





審核編輯：劉清