光学 | 最新Ansys Zemax助力高科技应用创建高保真度设计

本文原刊登于Ansys Blog：《Take Augmented Reality and Automotive Designs to the Next Level with the Latest Ansys Zemax Updates》

作者：Kerry Herbert | Ansys 产品营销经理

如今，增强现实（AR）技术、汽车以及其它高科技市场和行业的发展，正在推动光学行业以前所未有的速度设计全新的、更高性能的创新型产品。

仿真在光学设计中至关重要，因为它使您能够准确地对设计和性能进行建模，但仿真的作用并不仅限于此。Ansys Zemax OpticStudio使您能够仿真、优化光学设计并开展公差分析；Ansys Zemax OpticsBuilder则能够将光学和机械团队联合在一起，以开展光学产品和系统的设计协作。

现在，随着最新版本Ansys 2023 R1的发布，这两个平台都推出了新功能，使用户能够将设计和性能优化到更高水平，可以设计和构建系统，针对从AR可穿戴设备到汽车抬头显示（HUD）的各种应用生成更清晰、准确的图像。

随着消费类电子产品、高级驾驶辅助系统（ADAS）和其它市场中的技术快速发展，光学设计软件使企业能够提供前沿的创新产品，以满足日益增长的消费者需求和期望。无论应用或光学设计的需求如何，OpticStudio和OpticsBuilder都能够提供端到端解决方案，包括可靠的建模、准确预测的仿真和完全可定制的分析。

如今，OpticStudio和OpticsBuilder的最新版本可为光学行业的工具套件添加更多的解决方案，其中包括在所提及的产品版本中提供的以下改进和功能：

• Ansys Lumerical 2D RCWA动态链接库（DLL）（OpticStudio：Premium和Enterprise版本）

  通过将OpticStudio动态链接到Lumerical用于计算衍射效率的严格耦合波分析（RCWA）求解器中（当Lumerical与OpticStudio被安装在同一台计算机上时），体验与Ansys Lumerical FDTD更轻松的集成。使用该功能，您可以对高级AR和HUD系统中使用的复杂2D光栅进行仿真和优化。

  
  

• 复合表面功能（OpticStudio：所有版本）

  通过OpticStudio中最新的复合表面功能，可以在序列模式下轻松创建复杂的表面结构并设定公差，包括为矢高表面和堆叠复合表面上的不规则性直接设定公差，而避免使用一些迂回的解决方案使用此功能，您可以添加多个矢高分布，以根据需要获得具有复杂新矢高分布的光学表面。同样，如果您想要将多种类型的矢高分布添加到一个表面，可以将多个表面添加为复合堆叠。

  
  

随着Ansys Zemax 最新版本的发布，所有版本的 Ansys Zemax OpticStudio 都包含增强的复合表面功能

• 非序列单光线追迹（OpticStudio：所有版本）

  使用此工具，您可以在不影响原始系统的情况下，在非序列模式下分析和可视化单光线。因此，您可以设计先进的AR光学系统，以更好地了解出瞳扩展器和其它复杂成像系统中的光线行为。非序列光线追迹使光线能够以任意顺序在光学元件中传播，从而实现光线分光和散射。通过光线分光，只需要追迹更少的光线，这可以加速计算。

  
  

• 增强结构、热、分析与结果（STAR）功能（OpticStudio：Enterprise版本）

  通过全新改进的STAR功能，包括对刚体运动（RBM）的主动控制，您可以启用或禁用独立于表面变形效应的RBM影响，以便在分析过程中实现更细粒度的控制。使用此功能，您可以分别查看表面变形和RBM引起的光学性能变化，这有助于明确部件在设计中的位置。其它STAR更新包括提高了需要光线瞄准的光学设计（例如广角相机镜头）的速度，以及在STAR系统查看器中将像元修剪到更接近孔径的位置。在应用了热有限元分析（FEA）数据之后，更接近的像元修剪功能可以为光学元件中的温度和折射率分布提供更逼真的视图。

  
  

OpticStudio 现可提供主动刚体运动 (RBM) 选项，为工程师和设计师在分析过程中提供更精细的控制。

• 常见表面类型的方程驱动导入（OpticsBuilder）

  在OpticsBuilder中，您现在可以选择使用常见表面类型的方程驱动导入。这意味着您可以显示用于定义光学几何结构的方程，并将这些方程与设计的部件文件结合在一起，从而使您能够将光学部件保存在产品数据管理器（PDM）中，并方便以后调用方程。此外，方程驱动表面还意味着计算机辅助设计（CAD）的精度更高，使您能够在光学部件上创建更复杂的机械边缘。

  
  

• 反射镜工具修复（OpticsBuilder）

  反射镜通常用于光机械设计，使用户能够在不影响设计焦距的情况下沿光程进行反射，从而使光学设计适应严格的机械空间限制。OpticsBuilder中原有的反射镜仿真工具已经过全面修改，并且所有已知问题都已得到解决。该工具的功能已非常强大，并且为将来的其他功能做好了准备。

Ansys Zemax OpticsBuilder 中的传统折叠镜工具已改进，现可提供更强大的功能

OpticStudio和OpticsBuilder使您能够在为AR、汽车和高科技应用创建高保真度设计时，对系统的光学和光机械性能进行详细、全面的分析。OpticStudio直观的用户界面，包含易于学习的工具和向导，可高效地仿真和设计任何光学系统；而OpticsBuilder使您能够使用精确的元件数据在几分钟内根据光学元件来设计机械结构。随着Ansys Zemax最新版本的发布，将继续满足客户对先进光学设计和工作流程优化软件的需求。