怎么进行一次成功的光学设计？

一套成功的光学设计，离不开开发流程中的高效率仿真、分析、迭代和优化。同时，文件转换和不配套的流程也会减慢将产品推向市场所依赖的关键工作流程。

Ansys Zemax OpticStudio 是全球领先的光学、照明和激光系统设计软件。航空航天、天文、汽车、生物医学研究、消费电子和机器视觉领域的顶尖品牌，均将 OpticStudio 视为最佳的工具选择。OpticStudio 提供综合全面的成套分析仿真工具，其功能在业界备受肯定。OpticStudio 提供了业内表现出众的、用于提升性能的新型优化工具。

为实现光学设计，工程团队需要围绕共同目标，协调各自的专业能力。制约因素通常不是由于团队知识不足，而是由于工具上的限制。现在 CAD 用户无需再花费几小时，甚至数天时间将光学设计转换成 CAD 格式。因为，采用 Ansys Zemax OpticsBuilder，CAD 用户能直接将完整的光学设计从 Optic-Studio 转换成 CAD，分析光学设计封装如何影响光学性能，为制造部门导出光学图纸，因此可以节省成本和数月的试错时间。

使用 Ansys Zemax OpticStudio 结构、热、分析与结果 (STAR) 模块，可以分析结构载荷和热载荷对光学设计的影响。拓展 OpticStudio 功能，立足有限元分析 (FEA) 数据集，可增加结构、热和光学性能 (STOP) 分析。将 STOP 和 OpticStudio 设计流程集成为优化型工作流程，则减少了人为差错，避免重新设计耗费时间。

Ansys Zemax 光学设计软件包提供的先进功能，已成为全球高校和光学产业领先企业的光学、照明和激光系统设计标准。

精准优化，提升设计性能

使用 Visual Optimizer 提供的滑条等优化工具，您可手动调节系统。还可借助先进的优化算法，实现最佳设计。此类算法通过调节设计参数，如镜头半径、厚度和材料，自动地最大限度提升系统性能。

算法包括高效的局部优化和挖掘设计潜能的全局优化。您还可以使用对比度优化，快速优化 MTF。

全面的公差分析功能保障可制造性

公差仿真提高了设计一步到位的概率。运行公差灵敏度分析，可计算每项公差如何影响您的设计性能，或运行反灵敏度分析，让 OpticStudio 为您计算合适的公差。然后还可用蒙特卡罗公差分析，计算全部公差的累积效应。该分析可提供制造良率统计，让您了解多大比例的成品系统符合规格。

用 OpticStudio 导入、优化和导出 CAD 元件

对光程中的元件，可动态打开原生的 PTC Creo Parametric 和 Autodesk Inventor 元件，且在 OpticStudio 中进行优化。或利用内建的 CAD 程序零件设计，为任何应用创建定制形状。为了将设计更快推向市场，机械工程师可借助 Ansys Zemax OpticsBuilder，在 CAD 软件中封装光学系统，仿真机械设计对光学性能的影响。机械工程师可以保存完整机械光学设计的 OpticStudio 文件，以便光学工程师分析该设计。

从 FEA 包导入 FEA 数据

借助 Ansys Zemax OpticStudio STAR 模块，可直接从任意仿真包将结构 FEA 数据集和热 FEA 数据集加载至 OpticStudio，并支持全体设计团队无缝共享该数据。对齐坐标系，即可让 FEA 数据集与正确的光学表面匹配。

分析结构载荷和热载荷

借助 Ansys Zemax OpticStudio 的 STAR 模块，运用强大的数值拟合算法，快速可视化结构载荷和热载荷对系统性能和增益的影响，用户可以加深对设计的理解。

利用 Zemax API 实现自动化

使用 OpticStudio 和 STAR-API 能够实现工作流程自动化，并可在 Zemax 和其他工程仿真工具间建立流畅连接。

将光学设计转换/构建为原生 CAD 部件

不必耗费几个小时重新创建镜头，OpticsBuilder 支持 CAD 用户将来自 OpticStudio 的设计数据，如镜头材料、位置、光源、波长和探测器，自动转换/构建成 CAD 元件和装配体。利用精准的元件数据，几分钟内即可基于光学元件设计出机械结构。

轻松分析机械封装对光学性能的影响

在光学镜头最初设计阶段，通过 Ansys Zemax OpticsBuilder 发现和纠正错误，帮助用户避免后期遭遇意外。使用 Zemax 的核心，用户能方便地运行光线追迹，在原生 CAD 环境下分析机械封装如何影响光学性能。无需再做出各类假设或等待光学工程师提供指导意见。

一键式光学图纸创建

采用 Ansys Zemax OpticsBuilder，只需一键点击自动光学图纸设计导出工具，就能共享符合 ISO 10110 标准规范的光学图纸，并兼容定制图纸模板。 通过自动填充，可直接从 OpticStudio 提取的光学制造数据，从而节省时间，减少返工。

高效实践模块

Ansys Zemax 可以对您的系统光学性能开展独到的仿真，评估最终照明效果；预测和验证光照变化和材料变化对观感的影响，这一切都在真实条件下仿真分析。

1. ZOS-API – 使用应用编程接口创建应用，或构建您自己的分析

2. Ansys Zemax 编程语言 – 在 OpticStudio 中编写您自己的宏

3. 用户定义表面和物体 – 编程任何表面形状、相位、透过率或梯度折射率

4. 定制 DLL 便于创建任意表面、物体、光源和散射函数

可扩展性

• Ansys Lumerical – 光电仿真与设计软件。针对光电元件设计和光电系统设计仿真光的相互作用。

• Ansys Speos – 光学系统设计与验证。Ansys Speos 预测系统的照明性能和光学性能，节省原型制作时间与成本，同时提升产品效率。

• Ansys AGI – 数字任务工程解决方案。由 AGI 开创的“数字任务工程”将数字化建模、仿真、测试与分析融合，以评估系统生命周期每个阶段的任务结果。





审核编辑：刘清