圖1：AR HUD仿真全流程架構圖 2.1 Ansys Zemax OpticStudio：投影鏡頭系統設計 作為專業光學鏡頭設計工具，負責AR HUD投影光路核心設計： 設計三片式投影鏡頭模組，搭配雙膠合透鏡結構，有效校正色差與球差，保障全視場成像清晰度； 鎖定核心光學參數：系統視場角22°、總長106mm、光源與首透鏡間距45mm、入瞳直徑10mm； 支持通過Export

為此，其中單透鏡主要負擔平衡軸向球差SⅠ的作用，厚透鏡兩塊玻璃的選擇及光焦度分配影響系統色差CⅠ，透鏡厚度及光字段置影響著系統場曲及象散的大小。由此設計思路，系統結構設計步驟如下。 初始結構設計實際上只是系統高斯光學設計階段。

為此，其中單透鏡主要負擔平衡軸向球差SⅠ的作用，厚透鏡兩塊玻璃的選擇及光焦度分配影響系統色差CⅠ，透鏡厚度及光字段置影響著系統場曲及象散的大小。由此設計思路，系統結構設計步驟如下。 初始結構設計實際上只是系統高斯光學設計階段。

（1）非球面透鏡組 非球面透鏡組通過特殊曲率設計校正球差，實現高斯光束到平頂光束的高效轉換，其中伽利略型結構因適配大功率場景成為主流選擇。論文研究表明，非球面鏡的曲率系數、鏡片間距、入射光束直徑與發散角等參數，直接影響輸出光束的均勻性。

利用照度分析工具量化投影面均勻性，確保中心與邊緣照度差異控制在設計范圍內；通過 MTF、點列圖、波前圖評估成像質量，啟用像差自動校正與多配置優化算法，校正球差、色差與畸變，提升全視場清晰度。 借助雜散光分析模塊識別鬼像、界面反射與機械散射源，優化膜層參數與遮光結構，顯著降低雜光能量占比，提升畫面對比度。

其中，光程差圖應如下圖所示： 從上圖中可以看出，離焦、球差和高階球差之間得到了很好的平衡，而且系統波前差的峰谷值小于5.0E-04個波長。光線像差圖的結果同樣很有意思： 從圖中同樣可以清晰的識別出系統的離焦、初級球差和高階球差，但是需要注意的是，此處的單位是弧分。

小瞳孔擋住邊緣光線，減少球差，擴大景深；大瞳孔引入更多邊緣波前，提升分辨率但壓縮景深。 角膜、晶狀體、瞳孔三者協同工作，完成了對進入眼球的光波前的全維度、動態、自適應的相位調制。在這個精巧的硬件基礎上，覆蓋視網膜的光強記錄（振幅檢測），以及大腦視覺皮層完成的神經計算——從雙眼視差恢復深度、從運動視差重建結構、從經驗先驗識別的“相位恢復”過程——共同構成了人眼完整的視覺智能。

以發散角最小化、波前誤差最優化為目標，啟用軟件內置優化算法，將透鏡曲率半徑、厚度、空氣間隙設為變量，自動校正球差、彗差等初級像差，完成多目標迭代優化。通過公差分析模塊，評估元件加工與裝調誤差對系統性能的影響，給出工程容錯范圍。

投影物鏡案例分析 簡介 投影物鏡作為光刻、投影顯示等領域的核心光學成像系統，由前級聚光、中繼像差校正及后級投影多組透鏡單元構成，通過多級光線會聚與像差校正消除球差、色差等畸變，實現大視場、高分辨率的清晰成像，其成像精度與畸變控制能力直接決定終端設備的性能表現，需嚴格滿足高精度光學系統的設計標準。

性能優化 通過 OAS 專項功能針對性解決傳統緊湊型望遠鏡設計痛點：針對光路折疊引發的球差、彗差耦合問題，啟用軟件像差自動校正與多配置優化算法，結合 MTF、點列圖、波前圖等分析工具，優化反射鏡面形參數與材質組合，顯著提升邊緣視場成像清晰度； 針對反射元件多次反射產生的雜散光干擾，利用雜散光分析模塊識別鬼像、散射等干擾源，優化反射膜層設計并增設微型遮光結構，大幅降低眩光對成像的影響；針對體積與成像的平衡難題