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| 23I-T11 2023 SBU-03(李锐) 基于Ansys光学软件的镜头鬼影、杂散光仿真分析.pdf |
基于Ansys光学软件的镜头鬼影、杂散光仿真分析 |
2023-03-16 13:49:37 2023-03-16 13:49:37 |
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基于Ansys光学软件的镜头鬼影、杂散光仿真分析
2023.03.161. 前言
在进行如镜头、望远镜等光学系统设计的时候，我们需要考虑杂散光的影响，杂散光会对像面造成炫光、对比度下降等不良影响，需要尽量减少或消除。Ansys Zemax OpticStudio光学设计软件是市面上极少数的既能做成像设计又能做杂散光仿真的工具。而且随着现代光学产品的日趋复杂化和小型化，又会有一些微结构衍射效应造成的杂散光需要考虑，或者需要在整个物理场景中进行系统杂散光的分析，这时，我们需要用到Ansys的另外两个软件Lumerical和Speos，来分别应对上述两种情况，然后三款软件也可以通过互相传输数据实现联合仿真，以得到更加准确且全面的杂散光分析结果。
2. 鬼影、杂散光概念解析
鬼影和杂散光是光学行业很常见的概念，而且两者比较容易混淆。如果严格来看，鬼影属于杂散光的一种，杂散光通常表现为以下几种形式：
- 鬼影-有效孔径内表面多次反射后聚集在像面处的杂光（如图1）；
- 散射-来自镜片表面、边缘、机械结构表面等的散射光线（如图2）；
- 直接入射光-外界光线直接进入探测器（如图3）；
- 衍射-孔径、微结构引起光线的衍射效应（如图4）。
3. 几何传播形式杂散光的分析与消除
3.1 几何传播形式杂散光的分析-Zemax OpticStudio
我们将前三种杂散光形式（鬼影、散射、直接入射）归类为几何传播形式的杂散光，对于这类杂散光，得益于Zemax OpticStudio具备序列及非序列模式，完整的膜层、表面散射属性定义功能，以及CAD文件的导入导出功能，可利用Zemax OpticStudio进行杂散光完整分析以及路径分析。如图5、图6所示：
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