VirtualLab Unity的案例
VirtualLab Unity應用：VirtualLab Unity與VirtualLab Fusion跨平臺的鍍膜方案共享
摘要
將在 VirtualLab Unity 中設計好的顏色膜導出為 VirtualLab Fusion 文件，并在 VirtualLab Fusion 中導入該文件，放置到一個簡化的光學系統中進行驗證。仿真結果顯示反射光呈藍色，與顏色膜的設計一致，驗證了 VirtualLab Unity 與 VirtualLab Fusion 之間可實現鍍膜方案的跨平臺共享。
工作流程
打開已有的顏色膜設計項目，并通過“開始”選項卡將其導出為 VirtualLab Fusion文件。
在VirtualLab Fusion中打開剛導出的鍍膜文件。
將導入的鍍膜文件存到VirtualLab Fusion的鍍膜資源庫中，方便之后使用。
在 VirtualLab Fusion 中搭建一個簡單的光學系統：首先放置一個白光光源，其前方設置一塊玻璃平板，在平板的前表面鍍上導入的顏色膜；最后放置一個探測器，用于觀察反射光的顏色。
運行仿真后可見，探測器接收到的反射光呈藍色，與在 VirtualLab Unity 中設計的顏色膜效果一致，驗證了導入膜層的正確性。
展開 用VirtualLab Fusion&VirtualLab Unity讓“試錯”提前終結。--軸錐鏡選型案例解析
編輯軸錐鏡的表面，最右側為軟件內置的不同角度軸錐面
最新發布的VirtualLab Unity套裝支持導入文件進行鏡頭仿真設計，將鏡頭文件導入到VirtualLab Unity之后，可以啟動光線追跡引擎，實現光線追跡及點列圖的繪制。
圖5. VirtualLab Unity光線追跡和點列圖
為了查看場追跡的結果，在VirtualLab Fusion中選擇Profile: General場追跡引擎，把像面的位置分別設置為100mm和200mm。在圖6中可以看到在100mm的位置平面波變成了貝塞爾光束，而在200mm的位置近似得到了一個環形光束。在上方的Manipulation中我們可以選擇Forward FFT，得到其頻譜分布，可以看到此時對應的是一個環形譜，這個環形半徑對應的就是橫向波數的大小。
圖6. 軸錐鏡場追跡結果（距離分布為100 mm， 200 mm處以及對應光場的頻譜分布）
從圖7可以看到，場追跡讓我們在選擇采購鏡片之前可以驗證得到的光斑形態，從而降低試錯成本，這不正是光學仿真的意義嗎？有了 VirtualLab Fusion這款“神器”，小李再也不用頭禿了。這已經替他把 “試錯成本” 省了一半 —— 不用對著軸錐鏡的錐角公差 “猜 0.1° 還是 0.2° 合適”，他先點開軟件拖入 “軸錐鏡元件庫”，輸入目標錐角 1°、石英材料、20mm 口徑，鼠標一點 “仿真”，屏幕上立刻跳出貝塞爾光束的無衍射區長度、邊緣衍射雜光分布；再故意把錐角往大拉 0.1°，光斑瞬間從 “筆直的亮線” 散成邊緣模糊的光暈 —— 這下他拍著加工師傅的肩膀說：“錐角公差卡到 ±0.05°，不然光束‘撐不到’50mm?！?/span>
展開 VirtualLab Unity應用：ZEMAX鏡頭的導入交互
應用場景
將在ZEMAX軟件中設計好的透鏡膜導出為.zmx文件，并在 VirtualLab Unity中導入該文件，進行進一步仿真設計。透鏡文件的導入驗證了 VirtualLab Unity 與ZEMAX之間可實現導入交互使用。
工作流程
1. 右鍵單擊ZEMAX軟件中生成保存的透鏡文件，重命名改文件后綴，將“.zmx”改為“.txt”；
2. 更改完成后，會彈出重命名提醒，點擊“是”，文件變為txt格式；
3. 在VirtualLab Unity軟件中，點擊功能區的“導入”選項卡，彈出對話框，選中當前文本格式的透鏡文件，點擊“打開”，即可導入；
4. 軟件會彈出詢問是否創建項目，點擊“確認”；
5. 透鏡組即可順利導入。
展開 VirtualLab Unity光學薄膜設計流程演示
鑒于篇幅，全文內容，請點此下載：VirtualLab Unity光學薄膜設計流程演示.pdf
VirtualLab Unity應用：ZEMAX鏡頭的導入交互
右鍵單擊ZEMAX軟件中生成保存的透鏡文件，重命名改文件后綴，將“.zmx”改為“.txt”；
工作流程
將在ZEMAX軟件中設計好的透鏡膜導出為.zmx文件，并在 VirtualLab Unity中導入該文件，進行進一步仿真設計。透鏡文件的導入驗證了 VirtualLab Unity 與ZEMAX之間可實現導入交互使用。
應用場景
VirtualLab Unity光學鏡頭設計流程演示
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二、 圖文操作演示
摘要
VirtualLab Unity光學鏡頭設計套裝專注于光學系統的分析和設計?？杀挥糜诜治龉鈱W鏡頭的性能，根據設計指標提供最佳方案以及將設計結果導出為CAD文件，與VirtualLab Fusion的共享核心技術，因此透鏡設計模塊文件可以無縫轉入到VirtualLab Fusion中用于后續的跨尺度建模。
在本案例中，將通過設計一個簡單的單透鏡，演示 VirtualLab Unity 中的光學鏡頭設計流程，包括光學性能評估、優化與公差分析。
創建項目
1. 在開始選項卡中，用戶可以創建一個光學透鏡設計項目。
2. 為新項目命名并確認后，將創建一個新的光學透鏡設計項目。
3. 用戶可以在此窗口中定義所需的透鏡結構，在這里我們添加一個單透鏡，可以設置當前透鏡的曲率半徑、坐標和材料。
4. 設置當前透鏡的光源參數。
5. 在“設置”選項卡下可以設置環境參數、是否添加光闌以及光路搜尋設置。
結果展示
1. 透鏡項目設置完成后，可以開始進行分析，軟件提供了豐富的分析方法，包括單光線追跡、3D視圖、波前、光斑圖、像差、RMS以及PSF&MTF等。
2. 以點列圖為例，展示分析結果。
展開 VirtualLab Unity與VirtualLab Fusion跨平臺的鍍膜方案共享
運行仿真后可見，探測器接收到的反射光呈藍色，與在 VirtualLab Unity 中設計的顏色膜效果一致，驗證了導入膜層的正確性。
VirtualLab Unity光學鏡頭設計流程演示
VirtualLab Unity光學鏡頭設計套裝專注于光學系統的分析和設計?？杀挥糜诜治龉鈱W鏡頭的性能，根據設計指標提供最佳方案以及將設計結果導出為CAD文件，與VirtualLab Fusion的共享核心技術，因此透鏡設計模塊文件可以無縫轉入到VirtualLab Fusion中用于后續的跨尺度建模。
摘要
二、 圖文操作演示
VirtualLab Unity光學薄膜設計流程演示
鑒于篇幅，全文內容，請點此下載： VirtualLab Unity光學薄膜設計流程演示.pdf
VirtualLab Unity應用：導入自定義光譜用于薄膜特性計算
在本案例中，將演示如何在VirtualLab Unity軟件中導入一個自定義光源，并查看在該光源在經過一個四層AR膜后的膜系的光譜。
摘要
VirtualLab Unity應用：導入自定義光譜用于薄膜特性計算
在本案例中，將演示如何在VirtualLab Unity軟件中導入一個自定義光源，并查看在該光源在經過一個四層AR膜后的膜系的光譜。
創建項目
1、在開始選項卡中，用戶可以創建一個光學薄膜設計項目。
2、為新項目命名并確認后，將創建一個新的光學薄膜設計項目。
3、創建的新項目中默認采用波長為510nm的光源，默認的薄膜也只有一層，用戶可以在此窗口中定義所需的光源和膜系結構。
導入四層AR膜
1、點擊“從光學薄膜庫導入”，就可以從薄膜庫中導入所需薄膜。
2、在薄膜庫中，選擇“Four Layer AR”，再點擊替換就可將選中的四層AR膜導入到項目中。
3、四層AR膜導入完成。
導入自定義光源
1、在膜層設計的系統配置下，將光源設置為通過導入光譜數據來自定義光源，可在上圖所示位置加載光譜數據。
2、在導入光譜數據文件后，將Rel Output這一行排除，并點擊下一步。
2、在導入光譜數據文件后，將Rel Output這一行排除，并點擊下一步。
3、在選擇列間的分隔符時，保持默認的“Tab鍵分隔”，并點擊下一步。
4、在選擇標題設置列的類型時，第一列設置為波長，第二列設置為相對強度，并點擊下一步。
5、點擊確認，自定義光源導入完成。
5、點擊確認，自定義光源導入完成。
展開 
VirtualLab Unity應用：柯克物鏡
應用場景
柯克物鏡廣泛應用于早期相機鏡頭、簡易成像設備、教學實驗裝置與低成本光學系統中，用于實現基礎的成像功能、小視場范圍內的清晰成像以及滿足低倍率成像需求。其具有結構簡單（通常由三片透鏡組成）、制造成本低、裝配難度小的優點，適合應用于對成像復雜度和高端性能要求不高的入門級光學系統。在本案例中，將在 VLU 中演示柯克物鏡的設計過程，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
VirtualLab Unity應用：變焦鏡頭
案例說明
變焦鏡頭廣泛應用于攝影、攝像以及機器視覺等領域，憑借其可變焦距設計，實現了視場范圍的靈活切換與成像尺寸的自由調節，兼具結構緊湊、成像清晰和操作便捷等優點。在本案例中，將通過設計一個典型的連續變焦鏡頭光學系統，演示在 VLU 中的光學設計流程，包括初始結構建立、像差分析、評價函數定義，優化以及結果展示。
VirtualLab Unity應用：變焦鏡頭
應用場景
變焦鏡頭廣泛應用于攝影、攝像以及機器視覺等領域，憑借其可變焦距設計，實現了視場范圍的靈活切換與成像尺寸的自由調節，兼具結構緊湊、成像清晰和操作便捷等優點。在本案例中，將通過設計一個典型的連續變焦鏡頭光學系統，演示在 VLU 中的光學設計流程，包括初始結構建立、像差分析、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
根據系統規格、額外系統限制以及像質與加工要求，定義了各種與之對應的評價函數。
優化
通過采用LM算法優化后，滿足了像質要求 1、系統規格 2-3、額外系統限制1-2以及加工要求 1-3。
通過采用LM算法優化后，滿足了像質要求 1、系統規格 2-3、額外系統限制1-2以及加工要求 1-3，此外系統規格1在初始系統生成時已滿足。
展開 VirtualLab Unity應用：負濾光片
摘要
在本應用案例中，選用了常規的1/4波長堆棧作為初始結構。首先通過手動調整低折射率層和高折射率層的厚度，獲得截止位置和帶寬均符合要求的高反射區；隨后進一步優化膜層厚度，設計出一種負濾光片，其截止范圍為600–700?nm，通帶覆蓋400–590?nm和710–1000?nm。
應用場景
通過手動調整初始結構并優化層厚度，目標是在0°入射時，600-700 nm截止，平均光密度>4。400-590 nm和710-1000 nm透過，平均透射率>95%。
設計結果
設計結果如圖所示，在0°入射時，滿足設計要求。
設計流程
初始結構是1/4波長堆棧: (LH)^30 L
使用公式工具構建了上述膜系作為基礎結構，右圖展示了其在400-1000 nm內0°入射時的光譜。可以看出此時在的高反射區間相比指標較寬且透射波段有很多的波紋。
關于公式工具的更多信息: Tutorial: Formula Tool
通過逐漸減小四分之一堆棧中低折射率層的厚度、同時相應增加高折射率層的厚度，可以有效減小高反射區的寬度。在軟件中，將所有低折射率膜層被設定為一組，高折射率膜層設定為另一組。用戶可在光譜圖中通過調整這兩組的厚度系數，實現低折射率膜層整體減小、高折射率膜層整體增大，從而使截止帶的位置和寬度更接近目標指標。
調整后的膜系光譜如圖所示，截止區的平均光密度已大于4，滿足設計要求。但通帶部分仍存在較多波紋
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