怎么進行一次成功的光學設計？

一套成功的光學設計，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，文件轉換和不配套的流程也會減慢將產品推向市場所依賴的關鍵工作流程。

Ansys Zemax OpticStudio 是全球領先的光學、照明和激光系統(tǒng)設計軟件。航空航天、天文、汽車、生物醫(yī)學研究、消費電子和機器視覺領域的頂尖品牌，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)光學設計，工程團隊需要圍繞共同目標，協(xié)調各自的專業(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?，F(xiàn)在 CAD 用戶無需再花費幾小時，甚至數(shù)天時間將光學設計轉換成 CAD 格式。因為，采用 Ansys Zemax OpticsBuilder，CAD 用戶能直接將完整的光學設計從 Optic-Studio 轉換成 CAD，分析光學設計封裝如何影響光學性能，為制造部門導出光學圖紙，因此可以節(jié)省成本和數(shù)月的試錯時間。

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

Ansys Zemax 光學設計軟件包提供的先進功能，已成為全球高校和光學產業(yè)領先企業(yè)的光學、照明和激光系統(tǒng)設計標準。

精準優(yōu)化，提升設計性能

使用 Visual Optimizer 提供的滑條等優(yōu)化工具，您可手動調節(jié)系統(tǒng)。還可借助先進的優(yōu)化算法，實現(xiàn)最佳設計。此類算法通過調節(jié)設計參數(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。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 導入、優(yōu)化和導出 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。或利用內建的 CAD 程序零件設計，為任何應用創(chuàng)建定制形狀。為了將設計更快推向市場，機械工程師可借助 Ansys Zemax OpticsBuilder，在 CAD 軟件中封裝光學系統(tǒng)，仿真機械設計對光學性能的影響。機械工程師可以保存完整機械光學設計的 OpticStudio 文件，以便光學工程師分析該設計。

從 FEA 包導入 FEA 數(shù)據

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

分析結構載荷和熱載荷

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

利用 Zemax API 實現(xiàn)自動化

使用 OpticStudio 和 STAR-API 能夠實現(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。

將光學設計轉換/構建為原生 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 的設計數(shù)據，如鏡頭材料、位置、光源、波長和探測器，自動轉換/構建成 CAD 元件和裝配體。利用精準的元件數(shù)據，幾分鐘內即可基于光學元件設計出機械結構。

輕松分析機械封裝對光學性能的影響

在光學鏡頭最初設計階段，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性能。無需再做出各類假設或等待光學工程師提供指導意見。

一鍵式光學圖紙創(chuàng)建

采用 Ansys Zemax OpticsBuilder，只需一鍵點擊自動光學圖紙設計導出工具，就能共享符合 ISO 10110 標準規(guī)范的光學圖紙，并兼容定制圖紙模板。 通過自動填充，可直接從 OpticStudio 提取的光學制造數(shù)據，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)光學性能開展獨到的仿真，評估最終照明效果；預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 – 使用應用編程接口創(chuàng)建應用，或構建您自己的分析

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

? Ansys Speos – 光學系統(tǒng)設計與驗證。Ansys Speos 預測系統(tǒng)的照明性能和光學性能，節(jié)省原型制作時間與成本，同時提升產品效率。

? Ansys AGI – 數(shù)字任務工程解決方案。由 AGI 開創(chuàng)的“數(shù)字任務工程”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結果。





審核編輯：劉清