在CODE V中設計自由曲面的前5種工具

當今的光學設計師通常負責尋找糾正更多像差和使用更少表面的方法，并且在更緊湊的幾何形狀中這樣做，這些幾何形狀必須適合從小型醫(yī)療設備到更可穿戴的增強現(xiàn)實 （AR） 系統(tǒng)的任何設備。當存在大量折疊表面或復雜的光路約束時，設置具有多個反射或折射表面的緊湊幾何形狀可能具有挑戰(zhàn)性。為了幫助支持這種類型的設計工作，CODE V 提供了獨特而強大的自由形式設計和優(yōu)化工具。

如果您正在設計自由曲面光學器件，請查看在 CODE V 中支持您的設計優(yōu)化和分析的前五種工具。

1. Q2D 自由曲面非球面

CODE V 中的 Q2D 自由曲面非球面是優(yōu)化的絕佳工具，它提供了在許多情況下平滑收斂的正交多項式。對于某些設計，您可能會發(fā)現(xiàn) Q 型多項式非球面由于其正交性而能夠更快地收斂到良好的解，因為它們不太可能在設計空間中平衡像差而遭受項之間的競爭。此外，CODE V 提供了相對于基礎圓錐頂點的表面使用部分的獨特幾何定位。

Q2D 自由曲面非球面全反射、不對稱設計

2. 模擬非球面偏離基圓錐曲面的方法

對于自由形式的非球面曲面的子集，CODE V 現(xiàn)在提供了兩種方法來模擬非球面偏離基礎圓錐曲面。第一種獨特的方法允許使用離軸角度參數(shù) - omega - 來表示將使用圓錐表面離軸多遠。表面的局部坐標將通過角度歐米茄的表面偏移來定位。CODE V 還提供 X 和 Y 偏移參數(shù)，以移動多項式偏離的原點。

在代碼 V 中應用于基圓錐上的自由形式多項式偏離

CODE V 中新的擴展 Fringe Zernike 多項式曲面提供了與設計人員用于光學系統(tǒng)建模相同的多項式，但擴展到高達 R 的高階徑向項30.

3. 系數(shù)表

從 CODE V 11.3 開始，設計人員可以訪問一個獨特的系數(shù)表，該表允許以友好的視覺格式快速查看系統(tǒng)的對稱條件以及與該對稱條件的相應合規(guī)性（或不合規(guī)性）。對滿足（或不符合）系統(tǒng)所需對稱條件的系數(shù)具有這種可見性，可以最有效地使用設計優(yōu)化變量，并有助于保持對有效變量的了解和使用，以便進行系統(tǒng)改進。

為光學系統(tǒng)假設無對稱條件的二維系數(shù)網(wǎng)格

2D 系數(shù)網(wǎng)格突出顯示光學系統(tǒng)的 X-Z 對稱條件

4. 地表偏離、下垂和邊坡信息的可視化

CODE V 可以輕松可視化您設計的表面，以了解非球面坡度的陡峭程度。通過使用內(nèi)置功能查看曲面偏離以及下垂和坡度信息，您可以查看潛在的問題區(qū)域，并通過設計優(yōu)化中的進一步控制來優(yōu)化曲面形狀。

Q2D自由形式非球面下垂圖

5. 基于切比雪夫多項式的用戶定義曲面（UDS）

對于需要優(yōu)化直線瞳孔的光學系統(tǒng)，CODE V提供了基于切比雪夫多項式的新用戶定義表面（UDS），這對于具有方形或矩形孔徑的系統(tǒng)非常有用。此表面表示包括最多 14 的項千訂購在優(yōu)化現(xiàn)代、折疊、緊湊設計時的額外靈活性。

切比雪夫系數(shù)表

兩個帶有切比雪夫表面的鏡面反射器

在CODE V中使用這些新的強大工具來設計自由曲面光學系統(tǒng)可以節(jié)省時間。當您將這些工具與 CODE V 的優(yōu)化強度和速度相結合時，您將看到將設計從初步階段到最終驗收的效率提高。

審核編輯：郭婷