離軸系統的案例
線上免費講座 | 光學鏡頭——離軸系統、HUD 系統等設計
由墨光光學工程師為大家講解此次直播課程，主要講解內容圍繞
離軸系統、HUD 系統等設計
開展，課程直播亮點如下：
1、自由曲面概述
2、離軸系統初始設計及優化
3、HUD 初始設計及優化
參與方式：
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直播時間：2021年8月10日
（周二晚：19:00-20:00)
電話：18696118912
郵箱：market@asdoptics.com
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光學儀器設備 光學鏡頭設計
高校輔助教學方案 BSDF測量
衍射光學元件設計開發
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電話：18696118912
展開 VirtualLab Unity應用：離軸三反系統
案例說明
離軸三反系統廣泛應用于航天遙感、天文觀測、高端光譜儀及高分辨率成像設備中，用于實現大視場范圍內的高清成像、消除中心遮擋影響以及滿足寬光譜成像需求。其具有性能卓越（通常由三片反射鏡組成）、成像對比度高、光譜適應性強的優點，適合應用于對成像分辨率和環境適應性要求嚴苛的高端光學系統。在本案例中，將在 VLU 中演示離軸三反系統的設計過程，包括初始系統生成、評價函數定義、優化以及結果展示。
VirtualLab Unity應用：離軸三反系統
應用場景
離軸三反系統廣泛應用于航天遙感、天文觀測、高端光譜儀及高分辨率成像設備中，用于實現大視場范圍內的高清成像、消除中心遮擋影響以及滿足寬光譜成像需求。其具有性能卓越（通常由三片反射鏡組成）、成像對比度高、光譜適應性強的優點，適合應用于對成像分辨率和環境適應性要求嚴苛的高端光學系統。在本案例中，將在 VLU 中演示離軸三反系統的設計過程，包括初始系統生成、評價函數定義、優化以及結果展示。
案例說明
設計結果
設計結果如下，像質，系統規格、額外系統限制以及加工要求均滿足預期設計目標。
優化后系統的3D光線追跡視圖
初始系統生成
評價函數定義
優化
展開 宏語言賦予的光學設計之美 離軸三反光學系統設計-有福利
今天就讓我們一起來學習離軸三反光學系統設計，領略宏語言賦予的光學設計之美。下面我們來了解一下：
《宏語言賦予的光學設計之美 離軸三反光學系統設計》
READING
宏語言賦予的光學設計之美 離軸三反光學系統設計
內容簡介
離軸三反簡介
反射
式光學系統由于其無色差特性，在很多領域非常受歡迎。傳統的同軸兩反的光學系統對于存在遮攔，視場小等問題 ， 目前離軸三反 （ Three-Mirror Anastigmat，TMA）光學系統也已經成為了趨勢，由于其多了更多的優化變量， 可以校正全部的初級像差，使得其性能更加，可以實現無遮攔，大視場，大相對孔徑，成像質量高，另外可實現長焦距等。
離軸三反設計
更詳細的介紹可以查閱國內外論文，每個光學系統設計之前，其使用背景需調研詳細，方能設計出比較合適的光學系統。
展開 
宏語言賦予的光學設計之美 離軸三反光學系統設計-有福利
今天就讓我們一起來學習離軸三反光學系統設計，領略宏語言賦予的光學設計之美。下面我們來了解一下：
《宏語言賦予的光學設計之美 離軸三反光學系統設計》
READING
宏語言賦予的光學設計之美 離軸三反光學系統設計
內容簡介
離軸三反簡介
反射
式光學系統由于其無色差特性，在很多領域非常受歡迎。傳統的同軸兩反的光學系統對于存在遮攔，視場小等問題 ， 目前離軸三反 （ Three-Mirror Anastigmat，TMA）光學系統也已經成為了趨勢，由于其多了更多的優化變量， 可以校正全部的初級像差，使得其性能更加，可以實現無遮攔，大視場，大相對孔徑，成像質量高，另外可實現長焦距等。
展開 SYNOPSYS光學設計軟件課程六十六：離軸反射式光學系統初始結構設計
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</div><p><br></p><p><br></p><p>至此，一個離軸反射式的光學系統的初始結構就搭建完畢了，各位讀者可以自行嘗試對本文案例的搭建，也可以嘗試自行設計出另外的結構進行嘗試搭建，后續課程中將會繼續對該類光學系統的面型選擇以及優化進行講解，感謝閱讀。（歡迎站內溝通?。?lt;/p>
展開 SYNOPSYS | 用 FFBUILD設計離軸自由曲面系統
用 FFBUILD (Freeform Build) 設計離軸自由曲面系統
點擊復制公眾號鏈接查看視頻詳情：https://mp.weixin.qq.com/s/enb1f7KaCMKkXvEBDXNtJg
離軸反射式光學系統面型選擇及其優化 | SYNOPSYS 光學設計軟件課程第67課
</p><p> </p><p>自由曲面廣泛的應用在以下領域：投影鏡頭、衍射光學器件、頭盔式顯示器、車燈反射面、LED 照明系統、汽車 HUD 抬頭顯示、離軸系統等等。</p><p> </p><p>本文將在課程六十六中的自由曲面初始結構的基礎上展示使用 SYNOPSYS 軟件進行離軸反射式光學系統設計以及優化過程。</p><p> </p><p>首先這里展示選取特殊面型作為反射鏡的方式：以上次課程中的優化宏為例： </p><p><br></p><p><strong><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/sITFjEClTzAvwIeLdeYia5plHMVOx6TxbUN8icZIR2icFxuMnlMKNsyYTqvp0H21oDXJNEGbDavsqIZ14Aa09PbHA/640?wx_fmt=png&from=appmsg&wxfrom=13" alt="圖片"></strong></p><p><strong> </strong></p><p><strong>該系統物方參數設定為無限遠物，視場角2w=4，入瞳半徑為12，可見光波段下工作，系統單位為mm，且最終像面的大小為14*14mm，并且框選中的部分命令行表示第2、3、4反射鏡采用的面型為ZERK（澤尼克面型）同樣軟件也提供了</strong><span style="color: var(--weui-LINK);">SPHERICAL</span> / CONIC / ASPHERIC / ZERNIKE / USS NB 等面型作為選擇項。
展開 高NA顯微鏡系統的離軸成像分析
摘要
成像系統的離軸PSF經常受到由應用的光學部件（例如顯微鏡系統）引入的像差的影響。因此，焦點并不像理想預期的那樣對偏移完全不變。
VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。該用例演示了具有不同橫向偏移距離的離軸物點的成像，來檢查像差的影響。
建模任務
建模技術的單平臺互操作性
光在系統中傳播時會遇到不同的組件并與之相互作用。對于系統的這些元件中的每一個，都需要在精度和速度之間提供良好折衷的合適模型：
連接建模技術：自由空間傳播
連接建模技術：物鏡
透鏡系統組件
連接建模技術：管狀透鏡
連接建模技術：探測器
探測器的自動橫向定位
探測器的自動縱向定位
系統概述
具有橫向位移的焦平面上的輻照度
深入技術：附件探測量
對于這個用例，我們只測量焦斑的輻照度。盡管可以通過添加更多的探測器附加組件來計算額外的物理量，如照度、輻射通量等。
然而，在這種特定的用例中——為了避免錯誤消息——有必要稍微調整Parameter Coupling的可編程片段，如下所示。其背后的原因是，用于計算焦平面的算法基于Ray Result Profile引擎，該引擎與大多數計算物理量的探測器插件不兼容，因此需要為參數耦合算法禁用它們。
展開 離軸干涉系統 | 賦能超表面性能精準檢測
目前主流的干涉測量模式包括同軸干涉與離軸干涉，二者各有特點。同軸干涉中，平行的參考光束與物光束提供恒定相位基準，需同時采集多光束強度并進行相移操作來計算超表面相位；離軸干涉模式下，物光與參考光呈特定夾角，參考光提供梯度相位分布，借助傅里葉變換和濾波處理，單次測量即可提取相位信息。這種單次測量的便利性，使離軸干涉在超表面相位測量中更具優勢。
超表面干涉相位測量光路圖（來自原文）
基于離軸干涉原理，科研團隊設計搭建了專用測量裝置。激光束經擴束形成平面波前，經分束器（BS1）分為物光與參考光。物光路徑利用物鏡和消色差雙合透鏡（L1）對超透鏡成像，參考光則通過調節透鏡 L2 在 x 方向的位置，以特定角度入射至 CCD，實現離軸干涉。為優化干涉圖案重疊效果，還利用透鏡 L2 和 L3 對參考光束進行擴展。針對不同偏振態入射光響應的測量需求，光路中加入半波片、圓偏振片和檢偏器。該裝置相位測量精度達 0.05rad（<3°），展現出良好的性能。
幾何相位與傳輸相位的超透鏡（來自原文）
利用該裝置，研究團隊對幾何相位超表面和傳輸相位超表面開展測試。結果顯示，超表面整體性能與理論設計相符，但邊緣因相位梯度大存在明顯偏差。此外，通過離焦像差最小化方法可測定超透鏡焦距，所得相位分布數據還可用于計算 PSF、OTF、MTF 等重要光學參數，為超表面的性能評估與優化提供了全面的數據支持。
相位與波像差測量結果（來自原文）
OAS 光學分析軟件的超表面設計功能非常便捷，該功能將構建更為高效、精準的超表面設計流程，進一步推動光學領域的發展。OAS 光學分析軟件已在超表面設計中展現卓越效能，為科研人員和工程師提供技術保障。
展開 [NEWSLETTER] 高NA顯微鏡系統的離軸成像分析
摘要
成像系統的離軸PSF經常受到由應用的光學部件（例如顯微鏡系統）引入的像差的影響。因此，焦點并不像理想預期的那樣對偏移完全不變。
VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。該用例演示了具有不同橫向偏移距離的離軸物點的成像，來檢查像差的影響。
建模任務
建模技術的單平臺互操作性
光在系統中傳播時會遇到不同的組件并與之相互作用。對于系統的這些元件中的每一個，都需要在精度和速度之間提供良好折衷的合適模型：
連接建模技術：自由空間傳播
連接建模技術：物鏡
透鏡系統組件
連接建模技術：管狀透鏡
連接建模技術：探測器
探測器的自動橫向定位
探測器的自動縱向定位
系統概述
具有橫向位移的焦平面上的輻照度
深入技術：附件探測量
對于這個用例，我們只測量焦斑的輻照度。盡管可以通過添加更多的探測器附加組件來計算額外的物理量，如照度、輻射通量等。
然而，在這種特定的用例中——為了避免錯誤消息——有必要稍微調整Parameter Coupling的可編程片段，如下所示。
展開 
SYNOPSYS | 用 FFBUILD設計離軸自由曲面系統
點擊復制墨光公眾號鏈接查看視頻鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/enb1f7KaCMKkXvEBDXNtJg
SYNOPSYS? 經典版本16.021和新界面版本V2.0
現在可以用這個編輯器為離軸系統設計輕松定義全局、局部和鏡面傾斜。請參閱幫助手冊中的 "傾斜/偏心編輯器 "部分。
3.增強了 Zemax 的導出和導入功能。例如，我們增加了將SYNOPSYS? 的傾斜和偏心導出為 Zemax 格式的功能。 請參閱幫助手冊中的“導出到 Zemax 和 CODE V”，以及“從 Zemax 導入”的章節。
02
問題修復（包含經典版本和新界面版本）：
1. 修復了 USS 13 面型的 YMT 求解出錯的問題2. 修復了 TRANS 繪圖渲染不正確的問題3. 修復了 GSS 中畸變曲線出錯的問題4. 修復了當開關 88 打開時，SOLID HRAYS 繪圖不正確的問題
03
應用指南：
我們在官方網站知識庫里更新發布了關于不同主題的案例說明和文件，供大家學習參考：
https://www.osdoptics.com.cn/knowlehttps://www.osdoptics.com.cn/knowledge_base.點擊 SYNOPSYS?光學設計軟件 了解該軟件申請試用咨詢請私聊我發送
展開 VirtualLab運用：反射光束整形系統
總結
實現并分析高性能離軸和無色散反射光束整形裝置。
1.模擬
通過使用光線追跡來驗證反射光束整形設置。
2.研究
為了計算場分布和評價光束參數，應用幾何場追跡+（GFT+）引擎。
3.優化
通過使用顯示出高斯整形孔徑函數和經典場追跡引擎來優化M2參數。
4.分析
通過應用蒙特卡羅公差來分析取向偏差的影響。
可以使用VirtualLab Fusion非常有效地模擬和分析復雜的光束整形裝置，尤其是離軸系統。為此，根據情況應用不同的模擬引擎。
Ansys Zemax | 探索 OpticStudio中的序列模式
離軸系統
OpticStudio也可以對離軸光學系統進行建模，例如包含反射鏡、傾斜的元件或者離軸的圓錐曲面鏡的光學系統。
打開文件\Zemax\Samples\Sequential\Tilted systems & prisms\Tilted mirror.zmx，該文件展示了在OpticStudio中構建反射鏡系統。如文件中的3D布局圖所示，鏡面（表面3）是傾斜的，并且光路由于反射鏡的存在而產生折疊。
該系統中的反射鏡使用坐標間斷 (Coordinate Break) 表面類型來實現的。在透鏡數據編輯器中，點擊表面2數據行的任意列，用鍵盤上的右方向鍵往右滾動表格，使數據編輯器顯示圓錐系數 (Conic) 數據列之后的數據。您將看到定義元件偏心和傾斜的數據表格?？梢钥吹奖砀裰袃A斜X (Tilt X) 中的參數是10，這表明反射鏡繞X軸旋轉了10°。
現在打開文件\Zemax\Samples\Sequential\Telescopes\Unobscured Gregorian.zmx，這是一個由兩個圓錐反射鏡構成的望遠鏡系統。從文件默認打開的實體模型 (Shaded Model) 圖可以看到，主反射鏡和次反射鏡使用坐標間斷面進行了傾斜，這使得次反射鏡（表面5）不在系統輸入光的光路上，從而避免了遮光問題。
使用技巧：在透鏡數據編輯器中選中一個表面時（點擊該表面），該表面會在任何視圖窗口中高亮顯示。在上述的實體模型視圖中，主反射鏡（表面4）為高亮顯示。
該望遠鏡系統的主反射鏡是一個離軸的圓錐曲面鏡的一部分，該表面上的偏心孔徑使反射鏡面與入射光束對準。
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