增强光学系统设计 | Zemax 全新 22.2 版本产品现已发布！

Ansys 公司旗下 Zemax 宣布发布三大产品的最新版本，包括旗舰光学设计解决方案 OpticStudio®，简化和优化有限元分析 (FEA) 软件和 OpticStudio 之间的工作流程的最新产品 OpticStudio® STAR 模块以及简化光机封装的 OpticsBuilder™。本次新发布版本 22.2 是 2022 年发布计划推出的第二个版本。

01 工具、功能和性能

1.1 光线瞄准向导（所有版本）

获取正确设置系统光线瞄准的建议。 这个工具提供了你所需要的，用来确定你的系统的最佳光线瞄准设置数据，包括 那些与增强型光线瞄准算法有关的设置。（OpticStudio 22.1 中引入的算法，专门 为需要广角视场的应用而设计，如机器视觉、无人机上的监控摄像头、自动驾驶 汽车的摄像头以及手机镜头）。通过新的光线瞄准向导，您将知道何时以及如何 使用光线瞄准来进行精确的系统分析和建模。这个工具可以在系统资源管理器的 序列模式下的光线瞄准部分找到。 运行 "光线瞄准向导 "后，会生成一份文本报告。报告中有四个主要部分：

• 基本系统信息：文件名、系统孔径和视场设置。

• 推荐设置：推荐的光线瞄准设置列表。

• 决策矩阵：关于光线瞄准向导如何测试系统并找到推荐设置的摘要。

• 原始数据：用于做出以上所述的每个决策的数据。

在检查了推荐的设置后，您可以简单地通过点击一个按钮来应用它们，并关闭该 工具。

"光线瞄准向导 "是一个强大的工具，可以帮助设置所有需要光线瞄准的系统， 它对那些光线瞄准设置选择不当可能导致意外行为（如分析结果不连续或丢失光 线）的系统尤其有用。然而，请注意，存在一种可能，即没有任何光线瞄准设置 的组合可以解决这种意外的系统行为，在这些情况下，光线瞄准向导将不提供推荐的设置

1.2 增强型光线瞄准改进（所有版本）

支持更多中孔径和视场类型。Enhanced 增强型光线瞄准现在支持更广泛的光学系统类型，因为它兼容更多的孔径和视场类型来支持更多的系统。除了光阑尺寸浮动外，系统光阑类型现在也可以是入瞳直径和像方空间F/#。这对传统镜头设计至为重要。

• 控制入瞳直径在弱照明情况下特别重要，例如在低光系统中，如夜视系统、显微镜、机器视觉系统、传统摄影以及一些AR/VR 系统。

• 由于像方F/#控制PSF 的大小，从而控制系统的分辨率，这个孔径类型可以被用于衍射极限的系统，如望远镜、显微镜和微距镜头。

之前，视场类型仅限于无穷远的角度和经纬角，以及有限物体距离的物体高度，光线角度小于90°。现在，视场角和经纬角也支持有限物体距离的视场角。这对视场角大于180 度的广角系统非常有用，例如用于摄影和监控的安防摄像头和鱼眼镜头。这些改进扩大了设计的范围。在这些设计中，这种新算法可以帮助解决诸如"无法追迹"的错误和分析中的不连续问题。

1.3 导出到Speos 透镜系统工具(限专业版和旗舰版)

生成当前光学系统的降阶模型用于Speos 仿真。Ansys Speos 经常被用来将组件级设计整合到综合系统仿真中，以便进行渲染和可视化。其中一个例子是用OpticStudio 设计的相机传感器，如这里所述：https://www.zemax.com/blogs/news/zemax-and-ansys-collaborate-to-enable-saferreliable-autonomous-vehicle-navigation. 从 OpticStudio 到 Speos 的数据传输以前是通过一个单独的工具（导出到SPEOS 透镜系统工具）支持的，但从22.2 版本开始，所需的数据模型现在可以直接从OpticStudio 创建。生成的模型包括光学系统的相关参数，以便在现实环境中进行准确的光学传感器模拟。为了计算降阶模型，你所要定义的是传感器的宽度和高度、采样点的数量以及探测光线的数量。Ansys Speos 畸变文件将被生成并导出到Speos 透镜系统的工具。报告会包含相应时间、计算样点、入瞳矢量、入瞳半径、各入瞳的聚焦距离、给定入瞳的光学系统效率和光线发散度。该工具目前只支持旋转对称的系统。您可以在文件>输出文件>导出到SPEOS 透镜系统工具中找到这个工具。

1.4 STAR 模块: 性能分析(限订阅制专业版和旗舰版，需要STAR模块授权)

展示温度变化和变形对于系统性能的影响。性能分析使您能够看到温度变化和变形是如何在逐个表面的基础上导致系统中光学性能的整体变化的。该工具的工作原理是依次打开和关闭有限元分析数据集，监测指定性能指标的变化（波前RMS 或者点斑RMS）。此外，该分析将区分来自二维结构变形和三维温度数据的性能变化贡献。其结果是不仅能够看到哪个（些）表面对性能变化的贡献，而且能够看到这种变化的成因。

   

   

这种分析能够研究每个表面的温度变化和变形如何单独改变系统的性能，随着每个表面的增加，累积的性能，以及所有影响的组合如何改变系统的性能。最后，文本栏可以让你轻松地检查和复制数据。

1.5 将ZRD 或ZBF 转换为TSV (限专业版和旗舰版)

无需MATLAB 进行ZRD 或ZBF 文件分析这个工具从ZRD 文件或ZBF 文件中读取数据，然后将其写入一个标签分隔值（TSV）文本文件。这个功能取代了以前的转换ZRD 或ZBF 文件为MAT 数据文件工具，该工具只将输出写入MATLAB。转换 ZRD 或 ZBF 到 TSV 工具的输出文件与程序无关，因此可以在任何后期处理软件中使用。虽然该功能不再需要安装MATLAB，但TSV 文本文件可以用 MATLAB 进行后期处理（以及其他任何可以读取 TSV 文件的工具）。

1.6 支持Creo 7 动态链接(限旗舰版)

动态修改和优化PTC Creo Parametric 7 生成的零件和装配体OpticStudio 旗舰版可以在非序列模式下动态打开PTC Creo Parametric 零件和装配体，以便对不容易用原始或普通形状建模的对象进行建模和参数化控制。原生的CAD 零件可以使用相关联的物体类型纳入到非序列组件编辑器中。任何被明确定义的物体的尺寸都可以非序列元件编辑器中显示和控制。光学工程师可以与机械工程师使用相同的文件，而不需要进行格式转换。OpticStudio 现在可以动态链接到 PTC Creo Parametric 7[TP1] , 同样也支持先前的版本: Creo Parametric 6, 5, 和4. 您可以通过在配置选项->文件夹路径的 Creo 路径中设置 Creo 的版本。
 

 

1.7 改进的ZMX 文件支持(所有版本)

设置默认文件格式。您现在可以在项目配置选项中设置默认文件格式为当前二进制文件格式（ZOS）或以往的基于文本的文件格式（ZMX）。这样一来，OpticStudio 就会启动一个新的镜头文件，并以您选择的格式保存。这两种文件格式现在都支持所有的功能，以前关于ZMX 格式被弃用的警告已经被移除。

1.8 全新二进制镜头库文件格式(所有版本)

将仅包含ZOS 文件的文件夹转换为镜头库文件。创建个人镜头库现在除了支持基于文本的ZMX 文件外，还支持二进制ZOS 文件。这个工具是用来把一个仅含ZOS 或ZMX 文件的文件夹转换成镜头库文件。如果该文件夹包含ZMX 文件，该工具将创建一个扩展名为ZMF 的目录（和以前一样），但如果该文件夹包含ZOS 文件，该工具将创建一个扩展名为ZLC 的新目录。您可以在数据库>库存镜头>创建个人镜头库找到这个工具。

1.9 项目目录支持更多文件类型(所有版本)

项目目录现在支持更多种文件。在OpticStudio 21.3 中引入的"项目目录"系统，可轻松打包和存储重要的 Zemax文件，以便在每个项目的基础上轻松访问和操作这些文件。可以通过文件选项卡下面的转换为项目目录工具，使用现有的 OpticStudio 设计文件创建项目目录。在OpticStudio 22.2 中, "项目目录"还支持以下文件类型：

• 网格文件(.GRD)

• EULUMDAT 光源文件(.LDT）

• 公差文件(.TOP, .DLL)

• 黑盒文件(.ZBB)

• 用户自定义孔径文件（.UDA）

02 材料和目录

2.1 目录更新(所有版本)

获得Ohara, Qioptiq Asslar 和MKS Instruments 的最新库文件。 材料更新的Ohara 材料目录包括6 种新材料和PBL35Y 的更新后的透过率数据forPBL35Y。样板列表Qioptiq Asslar 样板匹配列表已更新，包括200 多个新的测试样板。镀膜Coating.DAT 文件已更新，包括MKS Instruments 的ZEC_AR-16 镀膜。

03 错误修复

Prepare for OpticsBuilder – 修正了一个该工具无法正确转换STOP 表面的问题，这个STOP 表面要不是虚拟面，不然就是有非零的机构孔径值。STAR – 修正了热分析中FEA 数据可能导致光线追迹失败的问题。近轴光线追迹 - 修正了一个因为检查黑盒表面的渐晕可能导致光线追迹失败的问题。ZOS 文件类型 –修正了ZPL 求解(ZPL Solves)中无法正确地储存在ZOS 档案格式中的问题。STAR FEA 数据查看器- 修正了STAR FEA 数据查看器中的一个问题，即当Windows环境设定中的小数点符号被设定为逗号而不是句号时，结果显示不正确。OpticsBuilder 文件准备- 修正了一个CAD 零件问题: Creo Parametric 和CAD 装配文件。Creo Parametric 物件在OpticsBuilder 文件准备工具中被错误地标记为不支持。RCWA DLLs - 修正了在随机模式下计算每阶功率的问题。以前，功率被错误地计算为Ex^2+Ey^2+Ex^2。STAR -修正了一个问题，即在撤销添加了热数据的透镜的前表面后，布局图无法显示正确的光线方向。

04 已知问题

请注意以下问题:动态链接–对于将OpticsBuilder for Creo 安装在与OpticStudio 相同的电脑上并希望将OpticStudio CAD 动态链接与Creo Parametric 7 一起使用的用户，有一个已知的问题需要您注意并解决。在某些情况下，在OpticStudio 中创建或载入CAD 零件: CreoParametric or CAD 装配体将无法连接，导致OpticStudio 应用程序无回应。为防止这种行为，您应打开Creo Parametric 7，并检查是否看到以下所示的任一（或两个）警告消息。对于每个警告信息，你应该勾选"记住这个决定"，然后点击"是"。