光學系統
關注創建者：宇熠科技 創建時間：2020-09-08
光學系統的視頻教程
智能輔助HUD系統的設計與仿真評估
光學設計功能提供了光學系統的設計與CAD結構的建模功能，專業提供HUD光學系統設計和CAD結構設計的一體化方案；光學分析功能提供光學系統設計最終效果的仿真分析，在CAD環境中提供直觀的可視化來分析和理解與虛擬圖像缺陷相關的高級光學概念，包括分析光學設計成像效果，分析CAD結構和其他輔助結構對于HUD成像光學性能影響；同時，可以通過視覺可視化仿真功能展示給駕駛員HUD顯示內容，客觀評定圖像質量，進一步通過駕駛模擬
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光學系統的實例教程
一、 前言
光學系統，特別對一個比較復雜的光學系統，在系統設計初期就必須根據光學儀器總體要求利用光學系統基本結構元件，合理安排系統光路走向，完成光學系統總體布局設計，然后才是光學系統具體結構設計，像差平衡以致適當公差分配，最終獲得一個結果與性能俱佳的優質光學系統。一個較復雜的光學系統，往往不只是幾片簡單光學零件的組合，有時還可能是各種不同變焦系統結構，甚至還會有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個子系統結合的多光路系統的融合，才能滿足光學儀器總體的多功能需求。OCAD光學系統自動設計程序提供了一個具有特色的光學系統總體布局平臺，可以利用光學系統的各種結構元件合理布局構建光學系統草圖，直接顯示并方便協調光線走向，實現光學原理，使得在光學系統設計的初期完成光學系統總體布局初始設計，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結構設計功能完成光學系統初始結構參數設計，為下一步光學系統成像質量優化及其他后期設計打下基礎。
圖1-1 一般光學系統總體布局設計平臺界面
圖1-2 連續變焦光學系統總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學系統總體組合布局界面
二、 光學系統的設計輸入
在進行光學系統設計之前，首先需要明確總體對光學系統的技術要求，也稱為設計輸入參數，這些屬于整個光學系統設計的依據。其中包括：光學系統的類型、系統目標特性、系統像方特性、光學系統總體布局要求以及對光學系統通光量的要求等。
有了以上設計要求方能著手光學系統的方案設計。以往的這段工作都是由設計人員在紙面上構思，反復進行光學系統總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學系統自動設計程序，有效地提供了初始方案草圖設計的平臺。
展開 一、前言
光學系統，特別對一個比較復雜的光學系統，在系統設計初期就必須根據光學儀器總體要求利用光學系統基本結構元件，合理安排系統光路走向，完成光學系統總體布局設計，然后才是光學系統具體結構設計，像差平衡以致適當公差分配，最終獲得一個結果與性能俱佳的優質光學系統。一個較復雜的光學系統，往往不只是幾片簡單光學零件的組合，有時還可能是各種不同變焦系統結構，甚至還會有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個子系統結合的多光路系統的融合，才能滿足光學儀器總體的多功能需求。OCAD光學系統自動設計程序提供了一個具有特色的光學系統總體布局平臺，可以利用光學系統的各種結構元件合理布局構建光學系統草圖，直接顯示并方便協調光線走向，實現光學原理，使得在光學系統設計的初期完成光學系統總體布局初始設計，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結構設計功能完成光學系統初始結構參數設計，為下一步光學系統成像質量優化及其他后期設計打下基礎。
圖1-1 一般光學系統總體布局設計平臺界面
圖1-2 連續變焦光學系統總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學系統總體組合布局界面
二、光學系統的設計輸入
在進行光學系統設計之前，首先需要明確總體對光學系統的技術要求，也稱為設計輸入參數，這些屬于整個光學系統設計的依據。其中包括：光學系統的類型、系統目標特性、系統像方特性、光學系統總體布局要求以及對光學系統通光量的要求等。
有了以上設計要求方能著手光學系統的方案設計。以往的這段工作都是由設計人員在紙面上構思，反復進行光學系統總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學系統自動設計程序，有效地提供了初始方案草圖設計的平臺。
展開 一、 前言
光學系統，特別對一個比較復雜的光學系統，在系統設計初期就必須根據光學儀器總體要求利用光學系統基本結構元件，合理安排系統光路走向，完成光學系統總體布局設計，然后才是光學系統具體結構設計，像差平衡以致適當公差分配，最終獲得一個結果與性能俱佳的優質光學系統。一個較復雜的光學系統，往往不只是幾片簡單光學零件的組合，有時還可能是各種不同變焦系統結構，甚至還會有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個子系統結合的多光路系統的融合，才能滿足光學儀器總體的多功能需求。OCAD光學系統自動設計程序提供了一個具有特色的光學系統總體布局平臺，可以利用光學系統的各種結構元件合理布局構建光學系統草圖，直接顯示并方便協調光線走向，實現光學原理，使得在光學系統設計的初期完成光學系統總體布局初始設計，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結構設計功能完成光學系統初始結構參數設計，為下一步光學系統成像質量優化及其他后期設計打下基礎。
圖1-1 一般光學系統總體布局設計平臺界面
圖1-2 連續變焦光學系統總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學系統總體組合布局界面
二、 光學系統的設計輸入
在進行光學系統設計之前，首先需要明確總體對光學系統的技術要求，也稱為設計輸入參數，這些屬于整個光學系統設計的依據。其中包括：光學系統的類型、系統目標特性、系統像方特性、光學系統總體布局要求以及對光學系統通光量的要求等。
有了以上設計要求方能著手光學系統的方案設計。以往的這段工作都是由設計人員在紙面上構思，反復進行光學系統總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學系統自動設計程序，有效地提供了初始方案草圖設計的平臺。
展開 一、 前言
光學系統，特別對一個比較復雜的光學系統，在系統設計初期就必須根據光學儀器總體要求利用光學系統基本結構元件，合理安排系統光路走向，完成光學系統總體布局設計，然后才是光學系統具體結構設計，像差平衡以致適當公差分配，最終獲得一個結果與性能俱佳的優質光學系統。一個較復雜的光學系統，往往不只是幾片簡單光學零件的組合，有時還可能是各種不同變焦系統結構，甚至還會有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個子系統結合的多光路系統的融合，才能滿足光學儀器總體的多功能需求。OCAD光學系統自動設計程序提供了一個具有特色的光學系統總體布局平臺，可以利用光學系統的各種結構元件合理布局構建光學系統草圖，直接顯示并方便協調光線走向，實現光學原理，使得在光學系統設計的初期完成光學系統總體布局初始設計，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結構設計功能完成光學系統初始結構參數設計，為下一步光學系統成像質量優化及其他后期設計打下基礎。
圖1-1 一般光學系統總體布局設計平臺界面
圖1-2 連續變焦光學系統總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學系統總體組合布局界面
二、 光學系統的設計輸入
在進行光學系統設計之前，首先需要明確總體對光學系統的技術要求，也稱為設計輸入參數，這些屬于整個光學系統設計的依據。其中包括：光學系統的類型、系統目標特性、系統像方特性、光學系統總體布局要求以及對光學系統通光量的要求等。
有了以上設計要求方能著手光學系統的方案設計。以往的這段工作都是由設計人員在紙面上構思，反復進行光學系統總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學系統自動設計程序，有效地提供了初始方案草圖設計的平臺。使用時只需在該程序的工具條里選擇“光學系統總體布局設計”的功能就可順利完成光學系統總體方案設計工作。
展開 光學系統是由各種不同光學材料制作的光學元件組成的，同時還必須由各種不同金屬材料制作的結構零件支撐起來的一個完整的光學部件才是一個完整的光學系統。正因為如此，由于各種材料在不同環境溫度和大氣壓力下的熱效應會使光學系統結構參數發生變化，這就是光學系統的熱效應。光學系統受環境熱效應的影響必然會影響系統的成像質量。為了保持光學系統成像質量的穩定，利用構成光學系統的各光學材料和金屬材料的不同熱效應影響平衡光學系統結構參數的關系維持系統成像質量的最佳效果，這就需要對光學系統的熱環境進行分析以求獲得一個滿意的結果，這就是光學系統熱分析，分析光學系統熱環境影響求得系統成像質量穩定，這就是光學系統熱環境分析的目的。
求得光學系統熱平衡，一般有以下途徑，一是適當選擇光學系統光學材料的熱效應影響，也就是利用光學材料的熱效應包括材料的熱環境對材料折射率的影響和零件中心厚度的影響，相互匹配求得系統成像質量的穩定；二是綜合考慮光學材料和金屬材料的熱環境影響平衡系統成像質量的穩定；三是精心設計光學系統的機械結構，采取復合套筒結構控制光學系統表面間隔變化求得系統成像質量穩定。所謂復合套筒結構就是利用不同膨脹系數的金屬材料構成雙筒式結構代替簡單的隔圈結構，可以任意獲得光學間隔的熱變化量。
圖1.系統熱平衡綜合計算
為了適應以上熱平衡效果，在OCAD程序主界面的“編輯”菜單內選取“光學系統熱環境分析”后會彈出如圖1光學系統熱環境分析窗體界面。在界面的表格上方給出了“環境溫度”和“大氣環境特性”的選擇。其中大氣環境特性的選擇還有“大氣壓力”和“海拔高度”兩種方式，其實不同海拔高度也就體現了對應大氣壓力，由于不同光學產品面對的要求不同，此兩種選擇方式只是為了適應不同的要求模式而定，程序還可以把海拔高度換算成對應大氣壓力。
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11/5 | Ansys高校系列專題：Zemax在《光學系統設計》課程中的應用
講師簡介：
呂瑋閣 | 浙江大學光電科學與工程學院 高級實驗師
主題簡介：Ansys特邀浙江大學光電科學與工程學院呂瑋閣老師，圍繞國家級一流本科課程《光學系統設計》，分享Zemax軟件在課程教學、光學仿真與工程實踐中的融合應用，助力高校光電類專業打造理論結合仿真
OAS 光學軟件 | 紅外冷反射案例分析
01前言
在紅外光學系統中，冷反射現象是影響成像質量的關鍵因素之一。當系統內部低溫表面反射紅外輻射并干擾探測器正常接收信號時，會產生雜散光，導致圖像出現偽影、對比度下降等問題，嚴重影響紅外熱成像系統的探測精度與可靠性。
因此，有效分析和抑制紅外冷反射，對提升紅外光學系統性能至關重要。
在這一工作流程中，設計人員在 Zemax OpticStudio 中構建宏觀光學系統，并在 Lumerical 中構建光柵的微結構。兩款軟件中的仿真可無縫連接。在 Zemax OpticStudio 的光線追跡過程中，如果某條光線打到光柵上，系統會自動調用 Lumerical RCWA 來求解電磁場響應，并返回相應數據。
成像系統是光學的歷史基石之一，在廣泛的不同技術中有著大量的應用。因此，對成像中常用的透鏡系統進行性能分析是許多光學工程師的一項基本任務。為了幫助光學工程師完成這項工作，VirtualLab Fusion提供了許多強大的工具。
在這份簡報中，我們想特別強調用于分析場曲和畸變的工具。這兩個像差源于這樣一個事實，即大多數探測器是作為平面操作的，而透鏡則是將光線聚焦到一個曲線上。
摘要
雖然現代光學的發展導致了不同組件數量的激增，但透鏡仍然在光學系統中扮演著重要的角色。由于它們的彎曲性質，大多數透鏡系統的焦點將位于曲線上，而不是透鏡后面的平面上。這導致在實際焦點位置和光束與位于透鏡后面焦距的平面的交點之間產生角度相關的偏差。然而，大多數用于成像的探測器都是平面的。這種效應被稱為“場曲”，是任何透鏡系統性能分析中需要考慮的一個重要像差。
它的工作獨立于實際的光學系統及其參數，因此，具體的參數需要在分析器內定義。
要分析的組件：定義應分析的組件。一個下拉菜單將顯示所有可用的選項。如果有多個具有相同名稱的組件，組件下面的索引將有助于區分它們。
有效焦距
計算有效焦距的失真：如果該選項被選中，有效焦距（??′）將通過評估所選組件自動確定。否則，可以根據用戶的要求設置評估距離。
02/超表面設計中的常見缺陷
超表面設計是 “宏觀光學系統性能” 與 “微觀納米結構響應” 深度耦合的跨尺度問題，需同時兼顧幾何光學的系統級分析與波動光學的微納場分布計算。傳統光學軟件與設計方法存在天然短板，難以適配超表面的設計需求。
顯微系統也是組成光學測量的一個重要組成部分，課程內容中也涵蓋了高NA系統，微觀與宏觀相結合的完整系統仿真如晶圓檢測系統，摩爾紋系統等。該課程無需軟件基礎。
FRED應用：偏振片的模擬10天前
簡介
FRED具有通過光學系統來模擬光線偏振的能力。光源可以是隨機、圓或線偏振光。能夠過濾或控制偏振的光學組件，如雙折射波片和偏振片，可以準確的進行模擬。FRED中偏振模擬的一些簡單例子包括吸收二向色性和線柵偏振器，方解石半波片和馬耳他十字現象。這些特征的每個都可以應用到更復雜的光學系統，如液晶顯示器（LCD）、干涉儀以及偏光顯微鏡。
