光學(xué) | 最新Ansys Zemax助力高科技應(yīng)用創(chuàng)建高保真度設(shè)計

本文原刊登于Ansys Blog：《Take Augmented Reality and Automotive Designs to the Next Level with the Latest Ansys Zemax Updates》

作者：Kerry Herbert | Ansys 產(chǎn)品營銷經(jīng)理

如今，增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)、汽車以及其它高科技市場和行業(yè)的發(fā)展，正在推動光學(xué)行業(yè)以前所未有的速度設(shè)計全新的、更高性能的創(chuàng)新型產(chǎn)品。

仿真在光學(xué)設(shè)計中至關(guān)重要，因為它使您能夠準確地對設(shè)計和性能進行建模，但仿真的作用并不僅限于此。Ansys Zemax OpticStudio使您能夠仿真、優(yōu)化光學(xué)設(shè)計并開展公差分析；Ansys Zemax OpticsBuilder則能夠?qū)⒐鈱W(xué)和機械團隊聯(lián)合在一起，以開展光學(xué)產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計協(xié)作。

現(xiàn)在，隨著最新版本Ansys 2023 R1的發(fā)布，這兩個平臺都推出了新功能，使用戶能夠?qū)⒃O(shè)計和性能優(yōu)化到更高水平，可以設(shè)計和構(gòu)建系統(tǒng)，針對從AR可穿戴設(shè)備到汽車抬頭顯示（HUD）的各種應(yīng)用生成更清晰、準確的圖像。

使用Ansys 2023 R1打造令人驚艷的光學(xué)元件

隨著消費類電子產(chǎn)品、高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和其它市場中的技術(shù)快速發(fā)展，光學(xué)設(shè)計軟件使企業(yè)能夠提供前沿的創(chuàng)新產(chǎn)品，以滿足日益增長的消費者需求和期望。無論應(yīng)用或光學(xué)設(shè)計的需求如何，OpticStudio和OpticsBuilder都能夠提供端到端解決方案，包括可靠的建模、準確預(yù)測的仿真和完全可定制的分析。

如今，OpticStudio和OpticsBuilder的最新版本可為光學(xué)行業(yè)的工具套件添加更多的解決方案，其中包括在所提及的產(chǎn)品版本中提供的以下改進和功能：

• Ansys Lumerical 2D RCWA動態(tài)鏈接庫（DLL）（OpticStudio：Premium和Enterprise版本）

  通過將OpticStudio動態(tài)鏈接到Lumerical用于計算衍射效率的嚴格耦合波分析（RCWA）求解器中（當Lumerical與OpticStudio被安裝在同一臺計算機上時），體驗與Ansys Lumerical FDTD更輕松的集成。使用該功能，您可以對高級AR和HUD系統(tǒng)中使用的復(fù)雜2D光柵進行仿真和優(yōu)化。

  
  

• 復(fù)合表面功能（OpticStudio：所有版本）

  通過OpticStudio中最新的復(fù)合表面功能，可以在序列模式下輕松創(chuàng)建復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)并設(shè)定公差，包括為矢高表面和堆疊復(fù)合表面上的不規(guī)則性直接設(shè)定公差，而避免使用一些迂回的解決方案使用此功能，您可以添加多個矢高分布，以根據(jù)需要獲得具有復(fù)雜新矢高分布的光學(xué)表面。同樣，如果您想要將多種類型的矢高分布添加到一個表面，可以將多個表面添加為復(fù)合堆疊。

  
  

隨著Ansys Zemax 最新版本的發(fā)布，所有版本的 Ansys Zemax OpticStudio 都包含增強的復(fù)合表面功能

• 非序列單光線追跡（OpticStudio：所有版本）

  使用此工具，您可以在不影響原始系統(tǒng)的情況下，在非序列模式下分析和可視化單光線。因此，您可以設(shè)計先進的AR光學(xué)系統(tǒng)，以更好地了解出瞳擴展器和其它復(fù)雜成像系統(tǒng)中的光線行為。非序列光線追跡使光線能夠以任意順序在光學(xué)元件中傳播，從而實現(xiàn)光線分光和散射。通過光線分光，只需要追跡更少的光線，這可以加速計算。

  
  

• 增強結(jié)構(gòu)、熱、分析與結(jié)果（STAR）功能（OpticStudio：Enterprise版本）

  通過全新改進的STAR功能，包括對剛體運動（RBM）的主動控制，您可以啟用或禁用獨立于表面變形效應(yīng)的RBM影響，以便在分析過程中實現(xiàn)更細粒度的控制。使用此功能，您可以分別查看表面變形和RBM引起的光學(xué)性能變化，這有助于明確部件在設(shè)計中的位置。其它STAR更新包括提高了需要光線瞄準的光學(xué)設(shè)計（例如廣角相機鏡頭）的速度，以及在STAR系統(tǒng)查看器中將像元修剪到更接近孔徑的位置。在應(yīng)用了熱有限元分析（FEA）數(shù)據(jù)之后，更接近的像元修剪功能可以為光學(xué)元件中的溫度和折射率分布提供更逼真的視圖。

  
  

OpticStudio 現(xiàn)可提供主動剛體運動 (RBM) 選項，為工程師和設(shè)計師在分析過程中提供更精細的控制。

• 常見表面類型的方程驅(qū)動導(dǎo)入（OpticsBuilder）

  在OpticsBuilder中，您現(xiàn)在可以選擇使用常見表面類型的方程驅(qū)動導(dǎo)入。這意味著您可以顯示用于定義光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)的方程，并將這些方程與設(shè)計的部件文件結(jié)合在一起，從而使您能夠?qū)⒐鈱W(xué)部件保存在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理器（PDM）中，并方便以后調(diào)用方程。此外，方程驅(qū)動表面還意味著計算機輔助設(shè)計（CAD）的精度更高，使您能夠在光學(xué)部件上創(chuàng)建更復(fù)雜的機械邊緣。

  
  

• 反射鏡工具修復(fù)（OpticsBuilder）

  反射鏡通常用于光機械設(shè)計，使用戶能夠在不影響設(shè)計焦距的情況下沿光程進行反射，從而使光學(xué)設(shè)計適應(yīng)嚴格的機械空間限制。OpticsBuilder中原有的反射鏡仿真工具已經(jīng)過全面修改，并且所有已知問題都已得到解決。該工具的功能已非常強大，并且為將來的其他功能做好了準備。

Ansys Zemax OpticsBuilder 中的傳統(tǒng)折疊鏡工具已改進，現(xiàn)可提供更強大的功能

眼見為實

OpticStudio和OpticsBuilder使您能夠在為AR、汽車和高科技應(yīng)用創(chuàng)建高保真度設(shè)計時，對系統(tǒng)的光學(xué)和光機械性能進行詳細、全面的分析。OpticStudio直觀的用戶界面，包含易于學(xué)習的工具和向?qū)?，可高效地仿真和設(shè)計任何光學(xué)系統(tǒng)；而OpticsBuilder使您能夠使用精確的元件數(shù)據(jù)在幾分鐘內(nèi)根據(jù)光學(xué)元件來設(shè)計機械結(jié)構(gòu)。隨著Ansys Zemax最新版本的發(fā)布，將繼續(xù)滿足客戶對先進光學(xué)設(shè)計和工作流程優(yōu)化軟件的需求。

在近期推出的Ansys 應(yīng)用類網(wǎng)絡(luò)研討會中，用戶將了解更多Ansys Zemax 2023 R1新版本的強大功能，歡迎大家報名參會。