成像設計 鏡頭設計的案例
Ansys成像鏡頭模組設計與仿真解決方案
各 Lumerical 套件之間的靈活互操作性支持多種工作流程，將設備多物理和系統級光子電路模擬與第三方設計自動化和生產力工具相結合。
Zemax光學設計產品集合
Zemax 光學產品集合能夠準確地模擬系統的光學性能，并評估最終的成像、照明效果。通過預測和驗證系統和材料變化對系統性能和感官影響 - 所有這些都是在真實條件下進行的。利用 Zemax 光學設計工具，您可以在產品預加工之前將其系統性能可視化，以提供最終的客戶效果體驗。
Ansys光學–協同工作流程
成像鏡頭模組設計與仿真當前挑戰
1. 相機全鏈路級設計和仿真解決方案，包括鏡頭、傳感器、后處理和場景效果模擬
2. 場景雜散光模擬解決方案
3.
展開 Ansys Zemax | 手機鏡頭設計 - 第 2 部分：使用 OpticsBuilde
Ansys Zemax | 手機鏡頭設計 - 第 2 部分：使用 OpticsBuilder 實現光機械封裝
這些步驟在本系列文章的第三部分進行詳細闡述：
· 設計手機相機鏡頭第3部分：使用 STAR 模塊和 ZOS-API 進行 STOP 分析
光學設計必學！Zemax 成像設計課程 招生中
Zemax 成像設計線上培訓
培訓大綱
01 OpticStudio 軟件功能介紹;
02 材料庫、鏡頭庫介紹；
03 如何定義新材料；
04 如何使用鏡頭庫；
23 柯勒照明綜合設計實例；
24 投影系統設計
25 集光系統設計；
26 暗盒系統介紹；
05 像差理論介紹；
06 Zemax 里像差分析圖譜；
07 優化;
08 局部優化
27 分析工具應用；
28 尋找最佳非球面
29 曲率套樣板；
30 鏡頭匹配工具；
09 全局優化；
10 錘形優化；
11 優化函數架構技巧；
12 單透鏡優化實例
31 Zemax 公差分析功能介紹;
32 加工誤差、裝配誤差；
33 靈敏度分析;
34 反靈敏度分析;
13 雙膠合優化實例；
14 熱分析及衍射光學元件的使用
展開 SYNOPSYS? 光學設計成像設計培訓班 火熱招生
線下培訓相關說明：
①疫情特殊時期，進教室前請配合出示健康碼、測體溫，自覺佩戴口罩；
②為達到培訓效果，均為小班授課模式，名額有限，報名從速；
③學員自備筆記本電腦，培訓方提供正版SYNOPSYS?軟件，統一發放配套培訓資料；
CODEⅤ光學成像設計軟件功能簡介：設計優化能力
[圖片]
培訓招生 |《 SYNOPSYS 成像設計》內容升級，帶你一次掌握 SYNOPSYS 光學設計！
以下是該培訓的大綱介紹：
培訓大綱
第一天
? 光學和光學系統介紹
? 光學基礎知識
? 像差理論在當今光學設計中的作用
? 光學像差的產生原因與影響
? 不同類型光學像差的校正
? 光線追跡與近軸光學
? 幾何光學與物理光學
? 光學設計的目的和整體流程
? 光學設計指標的明確
? SYNOPSYS軟件界面介紹
? 鏡頭的建模和優化
? 五片式透鏡的設計和優化
第二天
? SYNOPSYS初始結構搜索指令詳解
? 從零開始設計五片式透鏡
? 光學成像質量分析
? MTF與空間頻率
? 對比度和分辨率
? SYNOPSYS中MTF的優化
? FFB反射式自由曲面系統設計
? HUD汽車抬頭顯示系統設計
? 紅外輻射基礎理論
? 紅外材料的選擇
? SYNOPSYS紅外鏡頭初始結構自動搜索
? 玻璃搜索優化功能
? SYNOPSYS無熱化分析
? 變焦鏡頭介紹
? ZSEARCH 變焦鏡頭初始結構搜索
? 8倍和45倍變焦鏡頭設計實例
? 變焦鏡頭凸輪曲線
第三天
? 光學膜層的定義、設計和優化
? SYNOPSYS鬼像分析和優化
? 紅外冷反射分析
? 特殊面型的介紹和實例
? SYNOPSYS設計和優化實例：
非球面手機鏡頭
投影物鏡
無焦目鏡
DOE 光束整形器
光柵光譜儀
廣角車載鏡頭
車載激光雷達物鏡
紫外光刻物鏡
復眼勻光照明系統
日夜共焦的變焦鏡頭
VR pancake鏡頭設計
? 光學鏡頭的公差分析簡介
? SYNOPSYS公差分析
? 公差參數和變量設置
? 公差分析結果詳解
? 產生鏡頭表面公差敏感的原因
展開 Ansys Zemax | 手機鏡頭設計 - 第 1 部分：光學設計
本文是3篇系列文章的一部分，該系列文章將討論智能手機鏡頭模組設計的挑戰，從概念、設計到制造和結構變形的分析。本文是三部分系列的第一部分，將專注于OpticStudio中鏡頭模組的設計、分析和可制造性評
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簡介
智能手機已成為我們日常生活的重要組成部分，并包含大量高科技光學系統，以滿足對出色成像性能的需求。大多數智能手機在有限的空間內安裝了多個復雜且低成本的相機單元。這對設計師和制造商都提出了挑戰。注塑成型的塑料透鏡需要精確的裝配，確保每個模塊在安裝時都可正常工作。
手機鏡頭規格
手機鏡頭是小型相機，這意味著在設計的時候要最大限度地減少它們在手機中占用的空間。它們重量輕，可在低F#下捕獲高質量圖像。手機鏡頭的通常規格是一個非常短的系統（總長（TOTR）<5mm），因為手機越來越薄，通常奈奎斯特頻率下的 MTF>0.2/0.25（這是由探測器像素的大小決定的），系統將具有大視場角和快F#。
讓我們看一個來自專利（1）的手機鏡頭的例子：
· 快 F/2.0
· 有效焦距f：@2.4mm艾里斑半徑=1.22λf#≈1.22μm
· 全視場角=95度
· 像素尺寸=2.5μm。像素大小接近Airy斑大小。根據定義，奈奎斯特頻率是2個像素作為一個周期。對于2.5μm的像素尺寸，它的一個周期是5.0μm，因此對應的奈奎斯特頻率為200線對/毫米。奈奎斯特頻率下大于20%的MTF是可接受圖像質量的典型最小對比度。
· 傳感器1280 x 720像素。這是1MP（百萬像素）。盡管就現代智能手機相機的分辨率而言，它不是頂級的（當前的智能手機鏡頭可能使用12MP左右），但它仍然可用于監控和其他小型光學應用。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程十七：實際鏡頭的自動設計
課程十七：實際鏡頭的自動設計
在第15課中，我們用 DSEARCH 開發了一個七片透鏡的鏡頭，然后將設計變成變焦鏡頭，這樣我們就可以校正兩個不同的物體共軛點。我們發現我們需要在 AEI 中新增一個透鏡來提高性能。這項工作是單調乏味的，但我們時刻需要知道，我們的目標是什么。
由于 DSEARCH 不了解變焦鏡頭，我們得到的是一個非常好的定焦鏡頭 - 然后我們增加了新的要求，以便在更短的距離內進行對焦。所以從 DSEARCH 設計出的鏡頭沒有被選中。這始終是一個選擇的過程。也許他們不一定是最好的初始結構。
如果搜索例程可以監視兩個不同共軛點的性能，那不是很好嗎？然后設計出來的鏡頭性能還不錯。到目前為止，我們對 ZSEARCH 還沒有具體介紹，它與 DSEARCH 類似，不過它適用于變焦鏡頭。讓我們通過使用 ZSEARCH 的輸入來練習這個內容。（此時您應該在 UM 中查看 ZSEARCH ，以便更好地使用。）
展開 Ansys Zemax | 手機鏡頭設計 - 第 1 部分：光學設計
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本文是 4 篇系列文章的第一部分，該系列文章將討論智能手機鏡頭模組設計的挑戰，涵蓋了從概念、設計到制造和結構變形的分析，并重點介紹OpticStudio中鏡頭模組的設計、分析和可制造性評估。
簡介
智能手機已成為我們日常生活的重要組成部分，并包含大量高科技光學系統，以滿足對出色成像性能的需求。大多數智能手機在有限的空間內安裝了多個復雜且低成本的相機單元。這對設計師和制造商都提出了挑戰。注塑成型的塑料透鏡需要精確的裝配，確保每個模塊在安裝時都可正常工作。
手機鏡頭規格
手機鏡頭是小型相機，這意味著在設計的時候要最大限度地減少它們在手機中占用的空間。它們重量輕，可在低F#下捕獲高質量圖像。手機鏡頭的通常規格是一個非常短的系統（總長（TOTR）<5mm），因為手機越來越薄，通常奈奎斯特頻率下的MTF>0.2/0.25（這是由探測器像素的大小決定的），系統將具有大視場角和快F#。
讓我們看一個來自專利（1）的手機鏡頭的例子：
? 快 F/2.0
? 有效焦距f：@2.4mm艾里斑半徑=1.22λf#≈1.22μm
? 全視場角=95度
? 像素尺寸=2.5μm。像素大小接近Airy斑大小。根據定義，奈奎斯特頻率是2個像素作為一個周期。對于2.5μm的像素尺寸，它的一個周期是5.0μm，因此對應的奈奎斯特頻率為200線對/毫米。奈奎斯特頻率下大于20%的MTF是可接受圖像質量的典型最小對比度。
? 傳感器1280 x 720像素。這是1MP（百萬像素）。盡管就現代智能手機相機的分辨率而言，它不是頂級的（當前的智能手機鏡頭可能使用12MP左右），但它仍然可用于監控和其他小型光學應用。此外，這里主要介紹與現代智能手機光學等應用相關的概念和方法。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程四十一：設計一個超廣角的鏡頭
點擊打開 C45M2，我們使用 DSEARCH 本身，沒有添加前端，并指定廣角校正參數 (WAC)為 50 度，此鏡頭的最大視場角為 86 度而不是 92.4 度
本例中，搜索統計顯示，待分析的 128 例中，共有 59 例由于光線追跡失敗而跳過。如果在不帶 WAC 參數的情況下運行這個宏，程序將跳過 128 種情況中的 125 種。不要跳過用例總是一個好主意，因為有希望的配置可能會被錯過。當你用 DSEARCH 搜索最佳鏡頭設計時，WAC 參數是你可以嘗試的另一個參數。
鏡頭仍然需要額外的工作，正如之前所做的，但重點是，有了這個稍微減少的視場角，工作更簡單，不需要像我們上面做的那樣對前端元素進行初步的計算。
在本練習中我們沒有使用曲率或厚度求解，因為超廣角鏡頭的常見問題是試圖避免光線追跡失敗。雖然使用解在數學上具有完美的意義，但它們可能會導致這種鏡頭出現問題。此外，在設計基本完成之前，我們沒有使用真正的光瞳。真實光瞳搜索功能是強大的但不可靠，并且利用這種大角度光線和非球面系數，很容易沒有解。所有這些都可以通過使用無瞳設計來避免，直到設計形狀良好后再確定光瞳。
除了 DSEARCH 返回的最佳鏡頭之外，您還可以嘗試其他方案。
展開 第十二屆“宇瞳杯”光學設計大賽--中波紅外成像光學系統設計
目錄
1.設計指標要求
2.初始參數計算及分析
3.設計思路
4.設計結果及性能分析
5.可行性分析
設計指標要求
表1.
紫外光刻鏡頭設計 | SYNOPSYS 光學設計軟件第77課
二.光刻鏡頭的概述
整個集成電路制造過程中，光刻的步驟需要重復幾十次。
光刻技術水平限制了集成電路性能提升和關鍵尺寸的進一步減小。
光刻工藝的核心是對準和曝光，都是通過光刻鏡頭實現的。
光刻鏡頭的功能原理和投影物鏡是相似的，但是設計難度和成像質量要求比普通投影物鏡高得多。紫外光刻鏡頭的作用是將投射光源產生的光場聚焦到光刻膠層上，并保持所需的分辨率和圖形質量。這些鏡頭通常使用紫外光源（波長通常在250至450納米之間），因為紫外光的短波長使得能夠獲得更高的分辨率。
紫外光刻鏡頭的主要特點包括：
1.高分辨率：紫外光的短波長使得光刻圖案可以獲得更高的分辨率，從而實現更小尺寸的芯片結構。
2.平面波前：紫外光刻鏡頭需要保持圖案的平面波前，以確保圖案的投影在整個芯片表面上都是均勻的。
3.大視場：紫外光刻鏡頭通常需要具有較大的視場，以便在單次曝光中覆蓋整個芯片區域。
4.低畸變：鏡頭設計需要盡可能減小像差和畸變，以確保投影的圖案保持形狀和精確度。
三．透射式光刻物鏡：
SYNOPSYS 的 DSEARCH 功能可以直接從零開始搜索初始結構。
由于光刻物鏡的鏡片數非常多，可以通過搜索前后兩部分的結構，再通過拼接優化的方式進行設計。
這是光刻鏡頭的前半部分以及搜索的 DSEARCH 文件，輸入的參數包括物方系統定義、元件數、F數、總長、后焦、材料、邊界條件等。搜索這樣一個11片全新的鏡頭所需要的時間不到5分鐘。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十一：設計無熱化鏡頭
課程二十一：設計無熱化鏡頭
本課程將介紹如何設計一個必須在寬溫度范圍內保持對焦的鏡頭。
首先，我們必須討論 “achrotherm” 的概念，它適用于同時校正色差和溫度變化的鏡頭。這個理論實際上非常簡單，你可以閱讀 Applied Optics Vol.33，NO.34，8009 - 8013（1994年12月1日）。
要設計這種系統，必須選擇符合特殊要求的兩種類型的玻璃。可以使用玻璃庫顯示（MGT）找到它們，在此處單擊“圖形”按鈕，然后選擇“熱屬性 Thermal”。
在這種情況下的圖表顯示橫坐標上的數量 1/V 和縱坐標上的數量 β。后者定義為
其中是玻璃的熱膨脹系數，n 是折射率，dn/ dt 取自玻璃庫。我們的想法是在圖表上選擇兩種玻璃并繪制一條連接它們的線。將此線向右延伸至 1/V 等于零的位置。縱坐標軸讀取的截距值是透鏡絕熱所需的殼體的 CTE。
該特征需要知道殼體材料的熱膨脹系數。我們打開鏡頭文件并聲明該材料為鋁 6061：
現在我們可以使用玻璃庫并選擇一些可能的玻璃對。在 MGT中，選擇 Ohara 目錄并查看熱性能，如上所述。該程序在右側繪制綠色符號。單擊最左側的玻璃，在該玻璃和符號之間畫一條線。
連線的起點從玻璃 S-開始?，F在需要另一個接近同一條線的玻璃。S-FPM3 類型非常接近，所以這兩種玻璃很適合配對。有第二組可能很有用，所以我們點擊玻璃 S-LAH79，然后在新線上看到 S-FTL10 型。
我們選擇了四種玻璃類型?，F在讓我們設計一個使用這些玻璃的鏡頭，希望可以控制熱性能。
我們創建了一個 DSEARCH MACro，僅指定我們找到的前兩個玻璃。首先查看性能，然后再查看一下熱性能。可以從對話框 MDS 輸入。
展開 SYNOPSSY光學設計軟件--- 在現代鏡頭設計中使用 DOE
ASY打印DOE表面數據，在Command Window中輸入ASY，這次在表面3添加DO
優化
注釋掉ADA 5 QUIET和VY 0 YP1、在PANT文件中添加如下命令：VY 9 G 16 VY 9 G 26、VY 9 G 27、VY 9 G 28、VY 9 G 29、VY 9 G 30、 VY 9 G 31、VY 9 G 32、
VY 3 G 16、VY 3 G 26、VY 3 G 27、VY 3 G 28、VY 3 G 29、VY 3 G 30、VY 3 G 31、VY 3 G 32
再次運行DSEARCH_OPT，模擬退火(50, 2 ,50)
MMA設置映射菜單
在Command Window中輸入MMA ，選中Transmission of ray 選中Map over a grid of PUPIL points，設置Y-field point = 1.0，選中CREC，設置Grid number = 51 選中EXPLODED，選中Show color scale，點擊Execute
透鏡透射率映射到孔徑
DMASK分布
MMA設置空間頻率圖，在Command Window中輸入MMA，選中HSFREQ，選中Map over a grid of PUPIL points On Surface = 9，設置Y-field point = 0，選中CREC，設置Grid number = 9，選中DIGITAL，點擊Execute
本章小結：本例講述了如何將鏡頭表面轉換為 DOE 可以顯著 提高圖像質量。以及MDS填DSEARCH菜單，ADA添加DOE，ASY打印DOE表面數據，MMA設置透 射率映射到孔徑的菜單，DMASK分布，MMA設置空間頻率圖的菜單。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十八：從零開始設計變焦鏡頭
課程三十八：從零開始設計變焦鏡頭
在某個周五的中午。您的老板跑了進來：“客戶希望在星期一早上8點前收到 8 倍變焦鏡頭”。您從未設計過變焦鏡頭。您的工作不知如何開始？他給您一份設計清單，然后就出去了?，F在怎么辦？
如果您有一個設計變焦鏡頭的任務，您可以訪問專利數據庫并嘗試找到類似的鏡頭。這可能需要很長的時間。
但是，如果您選擇 SYNOPSYS? 光學設計軟件,您將有一位很好的助手來幫助您快速的完成這項工作。以下是您需要做的。
1.啟動程序。
2.在命令窗口中輸入 HELP ZSEARCH。打開 10.7.3 節。
3.閱讀整章。但如果您已經知道如何在 SYNOPSYS 上執行其他任務，那么您就能很好的完成工作。
4.設置您對 ZSEARCH 的輸入。鏡頭 F / 3.5，半視場角為 14 度，像高（GIHT）為 5 毫米。
以下是您的 MACro：（C42M1.MAC）
LOG ! 以備日后追跡
PROJ ! 來看看這次運行花了多長時間
CORE 16 ! 在我們的8核超線程電腦上，它的運行速度是原來的8倍ZSEARCH 3 QUIET ! 將結果保存在鏡頭庫位置3
SYSTEM ID ZSEARCH TEST
OBB 0 14 2.85 ! 無限遠的物體，14度的半場，2.85毫米的半光圈。
展開 