成像系統設計的案例
免費線上培訓 | 《 SYNOPSYS 成像系統設計 》
SYNOPSYS? 光學設計軟件是目前世界上功能強大的光學設計軟件之一，擁有最強大的優化功能，可快速準確地優化光學系統，可分析各種各樣的復雜光學系統，同時能自動為客戶提供一些較有潛力的初始結構和自動鏡片增刪功能，極大的提高設計效率。
為幫助大家更全面的了解 SYNOPSYS? 光學設計軟件，武漢墨光將于07月27日開展《SYNOPSYS 成像系統設計》免費線上培訓，將通過分享多種設計實例，帶大家更為直觀的學習了解 SYNOPSYS 在光學設計領域的具體應用實操。以下是本次培訓的具體介紹：
培訓主題
SYNOPSYS 成像系統設計
培訓大綱
· SYNOPSYS 軟件介紹
· 單透鏡建模與分析
· 三片式攝影透鏡完整建模流程
· SYNOPSYS 自動增刪功能介紹
· 5片式透鏡設計案例
· 定焦鏡頭設計功能介紹
· 自動玻璃優化功能介紹
· 變焦鏡頭設計功能介紹
· 三倍變焦鏡頭設計實際
· 顯微鏡設計實例
· 投影物鏡設計實例
· 望遠鏡設計實例
· 廣角鏡頭設計實例
· 自由曲面設計
· 公差分析
培訓詳情
舉辦單位：武漢墨光科技有限公司
培訓講師：武漢墨光科技資深光學工程師
培訓時間：2023年07月27日 （上午09：00-12：00，下午14:00-17:00）
報名方式：掃碼即可提前預約會議
# 騰訊會議：629-157-273
溫馨小提示
本次培訓名額有限，滿額請評論留言添加工作人員微信或致電咨詢。
咨詢電話：13396044940
展開 線上培訓 | ZEMAX 成像光學系統設計
ZEMAX 成像光學系統設計 線上培訓
以下是本次線上培訓的大綱：
課程大綱
1 Zemax OpticStudio簡介
2 數據庫；鏡頭庫，材料庫
3 玻璃材料以及如何定義新材料
4 像差簡介以及OpticStudio中的像差圖表
5 優化
6 局部/全局/錘形優化/優化操作數
7 優化實例：單透鏡/雙透鏡
8 熱分析
9 二元面及衍射光學表面
10 鬼像及雜散光分析
11 調制傳遞函數和成像質量評估
12 雙高斯鏡頭的設計與優化
13 OpticStudio中的坐標系統
14 坐標間斷面及其使用技巧
15 序列模式中棱鏡模型
16 實例：掃描振鏡
17 實例：科勒照明
18 轉換為非序列模式
19 黑盒系統
20 OpticStudio中的優化工具
21 尋找最佳非球面/轉換非球面類型
22 公差分析簡介
23 制造誤差和裝配誤差
24 公差評價標準
25 靈敏度/反靈敏度/蒙特卡羅分析
26 公差補償器
27 公差操作數
28 公差示例：對單透鏡/庫克三片鏡進行公差分析
29 公差報告
30 公差腳本
31 鏡片/CAD制圖
課程信息
費用：1680元/人
活動優惠：3人組團或者邀請10個好友轉發朋友圈（請勿刪除或分組）享九折優惠
課程日期：2020 年 9 月 28 日 - 29 日
課程時間： 9 ：00 - 17 ： 00
主辦單位：武漢宇熠科技有限公司
報名方式
掃碼報名
聯系方式
電話：027-87878386
郵箱：sales@ueotek.com
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課程大綱
1 Zemax OpticStudio簡介
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3 玻璃材料以及如何定義新材料
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5 優化
6 局部/全局/錘形優化/優化操作數
7 優化實例：單透鏡/雙透鏡
8 熱分析
9 二元面及衍射光學表面
10 鬼像及雜散光分析
11 調制傳遞函數和成像質量評估
12 雙高斯鏡頭的設計與優化
13 OpticStudio中的坐標系統
14 坐標間斷面及其使用技巧
15 序列模式中棱鏡模型
16 實例：掃描振鏡
17 實例：科勒照明
18 轉換為非序列模式
19 黑盒系統
20 OpticStudio中的優化工具
21 尋找最佳非球面/轉換非球面類型
22 公差分析簡介
23 制造誤差和裝配誤差
24 公差評價標準
25 靈敏度/反靈敏度/蒙特卡羅分析
26 公差補償器
27 公差操作數
28 公差示例：對單透鏡/庫克三片鏡進行公差分析
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2 數據庫；鏡頭庫，材料庫
3 玻璃材料以及如何定義新材料
4 像差簡介以及OpticStudio中的像差圖表
5 優化
6 局部/全局/錘形優化/優化操作數
7 優化實例：單透鏡/雙透鏡
8 熱分析
9 二元面及衍射光學表面
10 鬼像及雜散光分析
11 調制傳遞函數和成像質量評估
12 雙高斯鏡頭的設計與優化
13 OpticStudio中的坐標系統
14 坐標間斷面及其使用技巧
15 序列模式中棱鏡模型
16 實例：掃描振鏡
17 實例：科勒照明
18 轉換為非序列模式
19 黑盒系統
20 OpticStudio中的優化工具
21 尋找最佳非球面/轉換非球面類型
22 公差分析簡介
23 制造誤差和裝配誤差
24 公差評價標準
25 靈敏度/反靈敏度/蒙特卡羅分析
26 公差補償器
27 公差操作數
28 公差示例：對單透鏡/庫克三片鏡進行公差分析
29 公差報告
30 公差腳本
31 鏡片/CAD制圖
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課程日期：2020 年 9 月 28 日 - 29 日
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展開 
光學成像系統中的像差
成像系統的主要功能是盡可能多地收集從每個物體點發出的光，并使這些光錐再次匯聚到像面，從而使每個物體點被統一映射到其在像面上的對應物。這類系統的性能通常是根據物點和像點之間的對應關系維持得如何來判斷的，眾所周知的理論限制是由衍射現象造成的：即使在一個光學系統中，根據幾何光學定律，將來自一個物點的所有光線準確地映射到一個單一的、數學上的像點，衍射也會導致該像點被抹成一個小的、但尺寸有限的斑點。這種衍射受限的情況是成像系統設計的典型目標，衍射受限的領域有一個球形波面。與球形波面的幾何偏差被稱為 "像差"，并使用不同的多項式基數來描述，以幫助量化其強度和形狀。畸變的存在會增加圖像點的涂抹，從而降低成像系統的質量。
展開 南京大學蔣錫群-甄敘團隊系統評述：半導體共軛聚合物光學探針的設計及在自發光成像和光聲成像中的應用
本專論總結了半導體共軛聚合物納米材料的設計及在自發光成像和光聲成像中的生物應用。首先介紹了SPNs在自發光成像包括化學發光成像和長余輝成像上的設計原則及應用；接著討論了光聲成像中放大SPNs的光聲信號的策略以及基于SPs的響應型光聲探針的設計及應用；最后，對SPNs在生物醫學領域應用的發展、挑戰和前景進行了總結和展望。
上述工作以專論形式在《高分子學報》2021年第7期印刷出版，南京大學化學化工學院碩士研究生王鑫為第一作者，蔣錫群教授和甄敘教授為通訊作者。
原文鏈接：
https://dx.doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2021.21019
來源：高分子學報
相關進展
南京大學蔣錫群教授課題組《Nat. Commun.》
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
2.初始參數計算及分析
半像高h
h=(12×√(2×1024^2 ))/(2×1000)=8.689mm
可計算出半成像高h為8.689mm。
系統的焦距f
光學系統的半視場角w為3°，半像高h為8.689mm，根據焦距計算公式：f=h/tan w
可計算出焦距F為165.79mm。
系統入瞳的大小D
系統的F_#為1.65，光學系統的入瞳直徑為焦距與數的比值，則系統的入瞳直徑為：D=f/F_#
可以計算出系統的入瞳直徑D=100.48mm。。
系統要求口徑最大不超過110mm，因此采用二次成像系統，使系統的整體口徑不至于太大。系統的波段為3μm ~5μm，如果要想實現消色差，可能需要衍射元件來實現。而且系統需要實現在-40℃～+60℃無熱化，因此需要對系統進行消色差和消熱差兩種設計。
二次成像系統的構型圖如下圖所示
二次成像系統由物鏡組和中繼鏡組組成，其兩者之間的近軸初級關系為
將公式代入可以計算出系統物鏡組焦距為f_0為80.25mm，f_R為58.66mm，m為2.06。
物鏡的設計：
首先設置好材料，選用常用的硅和鍺材料，設置波段3~5um，入瞳直徑為100mm，控制系統的焦距為80mm，做初始優化。
優化后的物鏡的初始結構如下圖，作為系統物鏡組的初始結構。
目鏡的設計
根據近軸關系計算，目鏡m為2.06，可計算出中繼鏡組的物距為30.18mm，像距為62.18mm。系統口徑設置為物方數值孔徑，為了與物鏡組相匹配，物方數值孔徑為物鏡組的像方數值孔徑，為0.53，選取三片透鏡作為優化，優化后的結果為。
優化后的初始結構如下圖。
展開 實際約束條件下成像系統的初始結構的生成
Fabian Duerr1,±, Oliver Faehnle2 and Hugo Thienpont1
1 Brussels Photonics (B-PHOT), Department of Applied Physics and Photonics, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium
2 OST-University of Applied Sciences, Buchs, Switzerland
±fduerr@b-phot.org
摘要：初始點的選擇對后續設計過程具有重大影響。除透鏡規格外，其它必要的實際約束條件也可能起到非常關鍵的作用。本研究采用“First Time Right”方法生成受約束的初始系統，并運用PanDao制造鏈建模技術，從設計初期來量化制造因素。
1.簡介
當今成像系統的光學設計主要依賴于高效光線追跡與（局部或全局）優化算法。此類傳統設計方法通常需要豐富的經驗、直覺及頻繁的試錯迭代。值得關注的是，尋找合適的初始設計方案以進行后續適配與優化，已經被證明是一項艱巨的工作。為避免這一耗時流程，本次研究的目標是從既定規格與約束條件中直接生成多種優質的初始結構。此研究將會為光學設計師帶來兩大好處：其一，可以顯著加快設計周期；其二，通過各種生成的初始設計對系統候選結構進行更廣泛的搜索。
我們研發了一種自動化的“First Time Right’”（FTR）設計工具，可實現從零開始快速生成成像系統。FTR通過計算所有光學表面的系數，以確保各階像差[1,2]引起的圖像模糊最小化。尤為關鍵的是，該工具不僅會考慮透鏡規格需求，更會將實際約束條件（如光闌位置、尺寸限制、間距約束或后焦距限制等）納入考慮。
為何約束條件至關重要？智能手機攝像頭的鏡頭就是一個最具說服力的例證。
展開 實際約束條件下成像系統的初始結構的生成
Fabian Duerr1,±, Oliver Faehnle2 and Hugo Thienpont1
1 Brussels Photonics (B-PHOT), Department of Applied Physics and Photonics, Vrije Universiteit Brussel, Brussels, Belgium
2 OST-University of Applied Sciences, Buchs, Switzerland
±fduerr@b-phot.org
摘要：初始點的選擇對后續設計過程具有重大影響。除透鏡規格外，其它必要的實際約束條件也可能起到非常關鍵的作用。本研究采用“First Time Right”方法生成受約束的初始系統，并運用PanDao制造鏈建模技術，從設計初期來量化制造因素。
1.簡介
當今成像系統的光學設計主要依賴于高效光線追跡與（局部或全局）優化算法。此類傳統設計方法通常需要豐富的經驗、直覺及頻繁的試錯迭代。值得關注的是，尋找合適的初始設計方案以進行后續適配與優化，已經被證明是一項艱巨的工作。為避免這一耗時流程，本次研究的目標是從既定規格與約束條件中直接生成多種優質的初始結構。此研究將會為光學設計師帶來兩大好處：其一，可以顯著加快設計周期；其二，通過各種生成的初始設計對系統候選結構進行更廣泛的搜索。
我們研發了一種自動化的“First Time Right’”（FTR）設計工具，可實現從零開始快速生成成像系統。FTR通過計算所有光學表面的系數，以確保各階像差[1,2]引起的圖像模糊最小化。尤為關鍵的是，該工具不僅會考慮透鏡規格需求，更會將實際約束條件（如光闌位置、尺寸限制、間距約束或后焦距限制等）納入考慮。
為何約束條件至關重要？智能手機攝像頭的鏡頭就是一個最具說服力的例證。
展開 基于Pancake系統的折反射成像系統
為了降低成本和重量，許多現代應用引入了智能方法來小型化其光學系統。該原理的一個特殊實現是折疊成像系統，其中聚焦透鏡的屬性分布在多個組件之間。通過巧妙地操縱傳播光的偏振狀態，該系統允許多次內部反射，模仿更大透鏡的功能。在此用例中，我們展示了這種系統的工作原理。為此，我們定義了一組具有不同入射角的平面波，然后通過系統傳播以計算最終的焦點。然后可以使用此信息進一步優化設置，但這超出了此用例的范圍。
VirtualLab 基于Pancake系統的折反射成像系統
1 摘要
為了降低成本和重量，許多現代應用引入了智能方法來小型化其光學系統。該原理的一個特殊實現是折疊成像系統，其中聚焦透鏡的屬性分布在多個組件之間。通過巧妙地操縱傳播光的偏振狀態，該系統允許多次內部反射，模仿更大透鏡的功能。在此用例中，我們展示了這種系統的工作原理。為此，我們定義了一組具有不同入射角的平面波，然后通過系統傳播以計算最終的焦點。然后可以使用此信息進一步優化設置，但這超出了此用例的范圍。
2 設想
系統基于：Wong, Timothy 等人，‘Folded Optics with Birefringent Reflective Polarizers’，Proc. SPIE 10335
（注：本用例不包含系統的優化，只討論此類系統的工作原理。）
3.1建模任務 1：系統中偏振狀態的調查.
3.2建模任務 2：焦點調查
4.1模擬結果 – 偏振狀態
4.1.1系統的偏振狀態
4.2模擬結果 – 焦點調查
4.2.1點圖和模式輻照度 – 0°
4.2.2點圖和模式輻照度 – 10°
4.2.3點圖和模式輻照度 – 20°
4.2.4點圖和模式輻照度 – 40°
展開 
[VirtualLab] 基于Pancake系統的折反射成像系統
1 摘要
為了降低成本和重量，許多現代應用引入了智能方法來小型化其光學系統。該原理的一個特殊實現是折疊成像系統，其中聚焦透鏡的屬性分布在多個組件之間。通過巧妙地操縱傳播光的偏振狀態，該系統允許多次內部反射，模仿更大透鏡的功能。在此用例中，我們展示了這種系統的工作原理。為此，我們定義了一組具有不同入射角的平面波，然后通過系統傳播以計算最終的焦點。然后可以使用此信息進一步優化設置，但這超出了此用例的范圍。
2 設想
系統基于：Wong, Timothy 等人，‘Folded Optics with Birefringent Reflective Polarizers’，Proc. SPIE 10335
（注：本用例不包含系統的優化，只討論此類系統的工作原理。）
展開 武漢宇熠 2022 年培訓計劃
2
青島
ZEMAX 成像光學系統設計
7.27-7.29
3
青島
固體激光器設計
8.11-8.12
2
南京
光機結合特色課程
8.17-8.19
3
廈門
ZEMAX 標準成像設計
9.5-9.6
2
深圳
ZEMAX 成像光學系統設計
9.9-9.11
2
深圳
ZEMAX 激光、光纖耦合高級課程
9.12-9.13
2
深圳
第四季度
SolidWorks 高級曲面設計課程
10.18
1
鄂州
ZEMAX 擴展程序編寫
10.26-10.27
2
武漢
ZEMAX 標準成像設計
11.21-11.22
2
杭州
ZEMAX 成像光學系統設計
11.23-11.25
3
杭州
固體激光器設計
12.21-12.22
2
杭州
收費標準
課程主題
收費標準
培訓天數
展開 GLAD：光刻成像系統的建模
該系統由一個聚光鏡、一個傾斜球體和一個Schwartzchild設計的中繼鏡組成。光源被成像到中繼鏡的光瞳中。光束在物體掩模處會聚，在中繼透鏡的光瞳處形成點像。在中繼透鏡的瞳孔處，多條條紋圖案將形成一個中心波瓣和側波瓣。如下圖所示：
概述
三柵條圖樣的部分相干成像
模擬結果
本例介紹了如何采用全局衍射分析對部分相干進行建模。如上圖所示，整體裝置是一個科勒照明系統，其中有一個聚光元件能夠將非相干光源的光進入轉像透鏡的孔徑中。在一個經典的科勒照明系統中，點光源通過一個聚光鏡成像在轉像系統的光瞳中。光源照亮物體掩膜面，并在最后的成像面上得到適當的放大。為了對光束合理采樣，光源放在物的共軛點處，這樣在光源面上，點光源將是有一定維度的，而不是像理想點光源那樣，會引起混沌。對一個具有一定尺寸的光源，它所成的像就是部分相干的。如果光源足夠大，大到可以填滿轉像透鏡的孔徑的話，所成的像將是非相干的。
系統描述
?
部分通過旁瓣會產生部分解析
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寬條產生較窄的旁瓣，更容易通過中繼入口瞳孔
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窄條產生寬的旁瓣，僅部分通過中繼入口瞳孔
?
掩模上的條形圖案在中繼瞳孔中產生旁瓣
展開 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 