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庫克三片式案例分析簡介在光學系統設計與優化過程中，雜散光的分析與控制是確保系統成像質量和性能的關鍵環節。庫克三片式鏡頭作為經典的光學結構，在眾多光學領域中具有廣泛的應用。然而，其復雜的光學元件組合和光線傳播路徑，使得雜散光的產生難以避免，從而影響系統的成像清晰度和對比度。

Zemax作為全球領先的光學系統設計與仿真平臺，憑借建模、優化、像質評價與公差分析的全流程能力，成為攻克炮膛檢測內窺鏡光學系統設計難題的核心工具。<strong>本文結合新近研究成果，解析Zemax在該內窺鏡光學系統設計中的全流程應用，展現其對高精度工業內窺鏡研發的價值</strong>^{<strong>[1]</strong>}<strong>。

案例設置與操作模型構建本案例基于 OAS 軟件的成像設計與光機建模功能，完成遠心物鏡光學系統的精準建模，還原前組大口徑透鏡、中繼校正透鏡組及后組成像透鏡的幾何形貌、材料特性與空間裝配關系，匹配工業檢測用遠心物鏡的工程設計標準。

核心光路包含激光光源、分束器、照明與參考光路及記錄介質，廣泛用于三維顯示、精密計量、無損檢測、光學防偽等領域。本案例基于 OAS 波動光學模塊，完成全息記錄與再現全流程仿真，為系統設計、優化與評估提供專業工程支撐。案例設置與操作模型構建基于 OAS 軟件三維建模與相干光仿真能力搭建全息光路模型，選用高斯相干光源，經分束元件形成物光與參考光支路。

課程將系統進解如何對干涉儀、光譜儀等光學檢測系統進行高精度建模與性能評估:深入探討精密成像系統(如晶圓檢測、高NA鏡頭)的像質優化;并專門涵蓋顯微鏡系統(包括熒光、共聚焦及超分辨顯微技術)的完整物理光學仿真，以研究行射極限、三維成像特性及熒光處理等關鍵問題。通過結合理論講解與軟件實戰，學員將掌握從宏觀檢測到微觀成像的一體化軟件開發能力。

軟件主界面軟件特色OAS光學軟件支持從幾何光學到波動光學的跨尺度仿真，實現幾何光學下的序列與非序列光線追跡，以及波動光學的全維度分析，能夠滿足車燈設計、鏡頭像質評估、微納光學器件、激光應用系統、光波導系統等前沿領域的需求，為客戶提供全面且專業的解決方案。

應用場景 定焦投影物鏡廣泛應用于光刻、投影顯示和工業檢測等領域，憑借其固定焦距設計，實現了成像穩定性與高分辨率的結合，具有畸變小、像質均勻等優點。在本案例中，將通過設計一個典型的定焦投影物鏡，演示在 VLU 中的光學設計流程，包括初始系統建立、像質分析、評價函數定義，優化以及結果展示。

在本案例中，將通過設計一個典型的 Pancake 光學系統，演示在 VLU 中的光學設計流程，包括初始系統生成、像質分析、評價函數定義與優化。 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。

關鍵詞：位移檢測；４ｆ光學系統；光強分布；ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ Ｆｕｓｉｏｎ 摘要：為了快速、直觀地檢測出周期性結構的微小偏移，提出了基于４ｆ光學系統的周期性結構微小偏移檢測方法。

摘要：為了快速、直觀地檢測出周期性結構的微小偏移，提出了基于４ｆ光學系統的周期性結構微小偏移檢測方法。 首先使用ＶｉｒｔｕａｌＬａｂ Ｆｕｓｉｏｎ 光學仿真軟件進行理論研究，建立預設偏移的周期性微結構模型，構造了光學傳遞函數，利用４ｆ空間濾波方法，獲得與周期性微結構對應的像面幅值圖。

在航空發動機孔探測、醫用輸尿管檢查等精密領域，超細內窺鏡的“毫米級”突破直接決定了檢測精度與診療效果。然而，傳統超細內窺鏡長期受困于傳像纖維帶來的高成本、摩爾紋瑕疵等問題，成為行業發展的瓶頸。近日，長春理工大學向陽教授團隊發表于《應用光學》的研究成果——“超細內窺鏡光學系統設計”[1]，為這一問題提供了完美解決方案。

在本案例中，將通過設計一個典型的自由曲面棱鏡-透鏡組合式光學透視頭戴顯示系統，演示在 VLU 中的光學系統設計流程，包括初始結構生成，成像質量分析，評價函數定義，優化。 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。

應用場景 雙高斯照相物鏡廣泛應用于單反相機、工業檢測相機、安防監控設備與專業攝影器材中，用于實現大相對孔徑成像、寬光譜色差校正以及優異的離軸像質還原。其具有對稱光學結構、低畸變率、高分辨率表現的優點，適合應用于對成像清晰度與色彩真實性要求較高的各類攝影光學系統。

優化后系統的3D光線追跡視圖 初始系統生成 根據案例說明，可以選擇《近代光學系統設計概論》中提供的“TS-1”鏡頭作為初始系統的后組鏡頭，并且前組鏡頭應具備以下原則： 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。

BFS 和表面之間的最大斜率差直接影響干涉檢測中看到的最大條紋數;均方根(rms)斜率差影響整個表面孔徑上條紋的總數。這將決定可否通過直接測量的方法檢測光學元件的子孔徑的大小。以下是用于計算這些值的評價函數操作數: 可以逐個表面檢查設計，以確定可制造性以及檢測這些表面的最佳方法。

表1 物像方雙遠心系統主要技術指標 圖3 雙遠心系統結構圖基于Zemax的仿真驗證（一）核心性能指標仿真結果 調制傳遞函數（MTF）：MTF是評價光學系統成像質量的核心指標，反映系統對細節的分辨能力。

應用場景 遠心物鏡廣泛應用于機器視覺檢測、高精度測量、工業顯微成像與半導體光刻中，用于實現物方或像方遠心光路、消除視差誤差以及保證高倍率下的測量精度。其具有成像畸變小、工作距離靈活、放大倍率穩定的優點，適合應用于對測量精度要求嚴苛的光學系統。

01/簡介隨著集成電路制程向3nm及以下節點突破，光刻系統面臨的光學畸變、分辨率不足等問題愈發突出，光源-掩模協同優化（SMO）技術成為突破硬件限制的核心手段。矢量SMO憑借對偏振效應、三維掩模衍射等復雜光學現象的精準刻畫，較傳統標量模型實現了質的飛躍，其優化算法的性能直接決定光刻成像質量與制造良率。

在本案例中，將通過設計一個遠視距下的衍射式人工晶狀體，演示在 VLU 中的光學設計流程，包括初始結構生成、像質分析、評價函數定義，優化結果展示以及導出至VLF。 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。

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。