Ansys Zemax OpticStudio 2023 R1 版本说明

Ansys Zemax是一套综合性的光学设计软件，它能够快速准确的完成光学成像及照明设计等工作。尤其在当代这个科技发展迅速的时代，这款软件在AR，VR，汽车HUD，以及半导体电子等行业都有不错的应用，Ansys Zemax所提供的功能都能够解决很多实用的问题。

光研科技南京有限公司是国内可靠的光学软件和仪器光电供应商，在Ansys Zemax等光学软件的代理方面多年磨一剑，已经为广大企业，研究所以及高校提供了很多优秀的相关产品和服务，在行业内建立了值得信任的口碑。如果您在软件的功能推荐和价格等方面有疑问，可以通过以下的方式进行咨询。现在订购还可以获取相应的优惠哦！

Ansys Zemax及光学仿真软件

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下面我们一起为大家介绍一下Ansys Zemax OpticStudio 2023 R1的版本说明！

 2023 R1 版本說明

2023年1月12日

1. 工具、特性以及功能

 

1.1 Lumerical 亚波长动态链接 DLL（支持于旗舰版与企业版）

Lumerical  亚波长动态链接  DLL 将提供结合 Lumerical 进行 2D 衍射光栅设计的增强支持。

这种新的衍射DLL通过动态链接到Ansys Lumerical FDTD来实现2D衍射光栅的模拟。当光线击中Ansys Zemax OpticStudio中的光栅时，将使用Lumerical RCWA求解算法计算衍射效率。

要运行这个DLL，Lumerical FDTD需要安装在同一台PC上，这样这个DLL就可以调用Lumerical进行计算。

1.2 Lumerical 亚波长 DLL（支持于所有版本）

通过从静态文件导入 Lumerical数据，精确模拟光栅。

该DLL允许用户通过加载保存在JSON文件中的预先计算衍射效率数据来模拟光栅。该文件的内容可以由Ansys Lumerica FDTD计算并从中导出（计算使用Lumerica RCWA求解算法）。用户可以在此处找到有关如何导出此JSON文件的更多详细信息：Speos Lumerical Sub-wavelength Model。用户还可以在此处找到有关使用此DLL将JSON文件导入OpticStudio的更多信息：“How to load grating data from Lumerical into OpticStudio” Knowledgebase (zemax.com) 。

 

1.3 复合表面（支持于所有版本）

针对任何物理表面可进行表面不规则度的公差分析。

全新复合表面功能使您能够轻松地在序列模式下创建复杂的表面几何体，该方法将使用真实矢高来表征任何表面类型的光学元件，允许将任何表面矢高信息添加到基底表面矢高中。任何数量的复合表面都可以堆叠在一起，所有矢高都将相加到基底表面中。

这种先进的功能使OpticStudio具备了多项新功能，包括能够直接公差分析任何基于表面矢高的表面不规则度，无需任何其他折中方案。这使得在OpticStudio的序列模式下，可以直接使用TEZI操作数对所有基于矢高的表面启用了表面不规则度公差分析。

 

1.4 非序列单光线追迹（支持于所有版本）

支持对于  NSC 光学系统中特定光线的分析和可视化，用于研究这部分光线的传播。

新的“单光线追迹”使您能够在不影响原始系统的情况下以非顺序模式追迹单独的光线。NSC单光线追迹能够逐光线进行分析和可视化，以研究非序列光学系统中的光线传播。这对于理解以非序列模式建模的复杂成像系统的行为非常重要，例如AR系统中使用的出瞳扩展等。

1.5 NSC 几何 MTF（支持于全部版本）

计算非序列模式探测器上的几何  MTF。

这一新功能允许用户在非序列模式下根据探测器上的辐照度分布计算几何MTF。此功能将替代探测器查看器中的几何MTF选项。

几何MTF是根据探测器上来自所有光源的光线来计算的，并不仅仅是来自系统中某单个光源。因此，几何MTF的序列和非序列计算结果可能不同。如果非序列系统包括可与光线相互作用的机械部件，或者如果系统设置为分裂或散射光线，则结果也可能不同。

重要的是，无论系统选项中选择的MTF单位如何，非序列模式下的几何MTF均以周期/毫米为单位进行计算。

 

1.6 NSC 表面矢高（支持于所有版本）

通过非序列模式轻松分析任何复杂表面的形状，以确保其可制造性。

OpticStudio中的这一新内置分析使用非序列光线追迹来计算在非序列元件编辑器（NSCE）中定义物体的指定面矢高值情况。

用于矢高计算的光线可以在布局图选项卡中可视化，这大大有助于分析的故障排查设置。

此分析的设置包括“保持物体倾斜 (Keep Object Tilts)”复选框，该复选框允许保留对象的原始x和y倾斜。如果选中此框，则在计算矢高时，分析将考虑物体的倾斜，如果未选中此框将忽略这些倾斜。

该分析还允许用户移除基底半径、最佳拟合球面、基底矢高、平均矢高或最小矢高情况。平均矢高和最小矢高允许移除Piston或将矢高图固定到最低矢高值。

 

1.7 导出 SPEOS 透镜系统工具更新（支持于所有版本）

增加的功能包括跳过系统反转、多重结构选项和传感器图可视化。

新版本中添加的功能包括在手动翻转系统的计算过程中跳过自动翻转步骤的能力，以及从多重结构系统导出特定结构的能力。用户界面中还添加了在Speos Exporter输出设置中保存特定参数的功能，可以保存的参数包括畸变、可变入瞳位置、锐度损失、景深和分辨率。

添加了新的传感器布局，以改进像面采样的视觉表示。输出畸变文件设置的特点是通过包括或排除特定输入参数来自定义输出数据。

1.8 OpticsBuilder 文件准备工具：实际孔径（支持于所有版本）

对于 STOP 表面NSC 实际孔径功能的改进。

在创建ZBD文件期间，添加了一项新功能，以改进 STOP 表面到NSC实际孔径的转换。当光阑不位于光学元件上（即不是透镜或反射镜表面）时，该功能允许用户确定光阑表面是否转换为环形孔径（用于圆孔）或非序列模式下的矩形孔径。

新的机械 STOP半宽度输入允许用户定义非序列物体的外径/宽度。

在Prepare for OpticsBuilder中添加Status（状态）选项卡将显示事件日志，以帮助在准备ZBD文件时处理错误。

1.9 NSC 衍射属性（支持于所有版本）

增强了 2D 衍射属性设置的用户界面。

非序列元件编辑器的属性对话框中衍射选项卡的用户界面已更新，以允许在X和Y方向中单独指定开始和停止级次。这对于2D衍射光栅的准确表征是必要的。

用户界面上还添加了一个新的“复制”按钮，用于将光栅的“反射”设置一次性复制到“透射”设置。这允许用户在设置光栅参数时同时定义反射和透射参数。

新的用户界面允许用户自定义衍射DLL，以更好地满足他们的要求。用户可以检查内置的Diff2DSample.dll及其源代码Diff2DSample.cpp以了解有关如何使用此新用户界面构建DLL的更多信息。

1.10 STAR: 激活刚体运动（支持于企业版）

添加了关于刚体运动（ RBMs）的新功能。

Ansys Zemax OpticStudio企业版中的结构、热分析和结果（STAR）工具现在具有一种新功能，可以将刚体运动（RBM）与从任何有限元分析平台加载的结构数据集中的高阶表面变形解耦。新的复选框已添加到“结构数据摘要”中，使您可以为每个表面启用或禁用“拟合变形（不包括RBM）”或“提取RBM”的贡献。这些功能直接启用或禁用贡献，而无需直接修改FEA数据集。

此外，新的“结构选项”下拉菜单可用于单击启用和禁用所有表面的“拟合变形”和“提取RBM”。

1.11 NSQ 扩展多项式透镜的 UDA（适用于所有版本）

添加了额外对于用户自定义表面  UDA 的支持。

用户自定义孔径（UDA）现在将在非序列模式下添加到扩展多项式透镜物体上，在转换具有用户自定义孔径的扩展多项式序列反射镜表面时将创建该物体。这对于建模由扩展多项式曲面和透镜支持的复杂几何体非常重要，通常需要特定的孔径来处理曲面边界的影响。

 

1.12 导出至 PanDao（支持于所有版本）

在光学设计过程中的任何点确定最佳制造流程。

PanDao (https://pandao.ch/) 开发了一种基于浏览器的工具，用于评估透镜制造方法对性能和成本的影响。这些评估是使用光学设计的相关数据创建的。目前，工程师需要从他们的光学模型中提取相关数据，并手动将其输入PanDao工具集。

导出到PanDao工具是一个ZOS-API独立应用程序，通过从OpticStudio镜头文件中提取相关数据并将其写入JSON文件，PanDao工具包随后可以读取该文件，从而帮助自动化该过程。

该工具当前支持使用球面标准面（圆锥常数必须为零）、偶次非球面、扩展非球面和扩展奇次非球面曲面类型的轴上系统。同时支持折射和反射表面。

 

1.13 授权借出（支持于所有版本）

无法联网至授权服务器时，仍可继续脱机工作。

添加了一个新的Ansys客户端设置应用程序，以允许借出Ansys Zemax授权，后续无需计算机与授权服务器联网即可使用该授权。这在客户端工作站暂时无法与授权服务器直接通信的情况下非常有用，例如笔记本电脑要去远程工作场所，或者有人在没有VPN的情况下临时在家工作等。有关详细信息，请参阅内置帮助文件。

 

1.14 更多支持于 项目目录功能的文件类型（支持于所有版本）

项目目录   ( Project Directory ) 功能现支持更多文件类型。   

Zemax OpticStudio 21.3中引入了项目目录系统，该系统可以轻松打包和存储重要的Zemax文件，以便可以逐个项目轻松访问和操作这些文件。使用“文件”选项卡中的“转换为项目目录”按钮，可以从现有OpticStudio设计创建项目目录。

使用Ansys Zemax OpticStudio 2023 R1，项目目录现在还支持以下文件类型：

• 物理光学传播 POP 文件：.ZBF、.ZMM

• 物体/光源/IESNA 文件：.IES、.DAT

• 配置文件：.CFG

• 物体/光源/光源 文件：.CRS、.FFD、.RRD、.DAT、.SDF

 

2 性能和稳定性提升

• 导出至  Speos 透镜系统 – 模型玻璃现在可由“导出到Speos镜头系统”工具支持，将不再转换为系统选项“常用目录”部分中找到的最接近的材料。这改善了以前在材料没有良好匹配时性能下降的情况。

3 数据库与目录

 

3.1 目录更新（支持于所有版本）

更新了下述供应商的最新材料目录： CDGM 、 GBJ 、 SABIC 、 NHG 、 Schott 、 Optotune 、 VIAOPTIC  以及   Acktar 。

材料数据库

• CDGM 材料库包含以下更新：

• 添加了3种新玻璃：D-ZK21、D-ZLaF85LN、F4GTi。

• 低软化点系列玻璃（D-）提供两种退火速率的折射率数据，其中序列号后缀“-25”表示玻璃的折射率为25℃对应数据，无后缀的玻璃为4℃/h对应数据。

• 将以下73种玻璃的折射率范围扩大到2325nm，并将其色散公式改为Sellmeier 1：
  H-QK1、H-K1、H-K2、H-K3、K4A、H-K7、H-K8、H-K11、H-K50、H-K51、H-ZPK1A、H-ZPK3、H-BaK1、H-BaK2、H-BaK3、H-BaK4、H-BaK5、H-BaK8、H-ZK1、H-ZK2、H-ZK3A、H-ZK5、H-ZK7A、H-ZK8、H-ZK10、H-ZK14、H-ZK21、H-LaK1、H-LaK3、H-LaK4L、H-LaK6A、H-LaK8A、H-La K11、H-LaK12、H-LaK50A 3A、H-LaK59A、H-KF6、H-QF1、H-QF6A、H-QF8、H-QF50、H-QF50A、H-QF56、H-F2、H-F4、H-F13、H-BaF2、H-BaF3、H-BaF5、H-BaF6、H-ZBaF1、，H-ZBaF3、H-ZBaF20、H-ZBa F50、H-ZF1、H-ZF5、H-ZF50、H-LaF1、H-LaF2、H-LaF3B、H-LaF4、H-LaF4GT、H-LaFL5、H-LaF7、H-LaF51、H-LaF62、H-ZLaF1、H-ZLa50D、H-ZLa F51、H-ZLaF55C、H-ZLaF71AGT、H-ZLa-F89L。

• 将41种玻璃的折射率温度范围从（-40～80）℃扩大到（-60～140）℃，并修正了折射率温度系数常数：
  H-K2、H-K8、H-ZPK1A、H-ZPK3、H-BaK6、H-ZK9B、H-Z11、H-ZK14、H-ZK20、H-ZK50、H-ZK50GT、H-LaK5A、H-LaK12、H-LaK22、H-La K53A、H-LaK69A、H-QF3、H-F1、H-F4、H-F13、H-F51、H-BaF4、H-ZBaF16、H-ZF3、H-ZF6、H-ZF7LA、H-ZF7LAGT、H-La F3B、H-LaF6LA、H-LaF10LA、H-La F50B、H-LaF52 3、H-ZLaF75A、D-FK61、D-ZPK1A、D-ZK2L、D-ZF10、D-ZLaF52LA、D-ZLa F67、D-ZLa-F85L。

• BIREFRINGENT材料库包含以下更新：

• 修正了Quartz和Quartz-E的拟合公式和参数，以符合原始参考文件中的定义：
  T. Radhakrishnan, ‘‘Further Studies on the Temperature Variation of the Refractive Index of Crystals,’’ Proc. Indian Acad. Sci. A33: 22 – 34 (1951) in Handbook of Optics, Vol. II.

• GBJ材料库包含以下更新：

• 折射率测试波长已从原来的1014nm扩展到1692nm，相应的色散公式常数也得到更新。扩展材料包括：
  H-QK3L、H-ZK10L、H-ZF13、H-LaK51、H-K9L、H-ZT21、H-ZF50、H-ZF5、H-ZK3、ZF1、H-ZF6、H-ZLaF52、H-ZK9A、ZF2-2、H-ZBaF50、H-ZLa-F71、H-ZK11、ZF7L、H-F2、H-ZLa F76、H-LaK7A、H-LaF2、H-F13、H-ZF88、H-ZBa F21、H-LaK69、H-LaF3、H-ZLa50E、H-ZF2、H-ZBa-F1、H-LaF10、H-ZP K2、H-LaF50、H-ZBaF20、H-LaK8A、H-ZPK1、H-ZF1、H-ZF3、H-ZF7L、H-ZLaF4L、H-ZK6、H-ZF4、H-ZLa F55、H-LaK53、H-ZK7、，H-ZF12和H-ZLaF90。

• 折射率系数的温度范围从-40℃-80℃扩展到-60℃-120℃，相应的折射率温度系数常数也相应更新。更新的材料包括：
  H-QK3L、H-ZK10L、H-ZF13、H-LaK51、H-K9L、H-ZT21、H-ZF50、H-ZF5、H-ZK3、ZF1、H-ZF6、H-ZLaF52、H-ZK9A、ZF2-2、H-ZBaF50、H-ZLa-F71、H-ZK11、ZF7L、H-F2、H-ZLa F76、H-LaK7A、H-LaF2、H-F13、H-ZF88、H-ZBa F21、H-LaK69、H-LaF3、H-ZLa50E、H-ZF2、H-ZBa-F1、H-LaF10、H-ZP K2、H-LaF50、H-ZBaF20、H-LaK8A、H-ZPK1、H-ZF1、H-ZF3、H-ZF7L、H-ZLaF4L、H-ZK6、H-ZF4、H-ZLa F55、H-LaK53、H-ZK7、，H-ZF12和H-ZLaF90。

• 添加了八种新的高渗透性材料，主要是为了更新其内部透射率：
  H-LaK2C、H-ZF4GT、H-ZF7LGT、H-ZFGT、H-ZF13GT、H-Z12AGT、H-ZF62GT、H-ZF72GT和H-ZF88GT。

• 已更新所有材料的熔炼频率和价格系数。

• SABIC 材料库包含以下更新：

• 在SABIC热光学聚合物目录中添加了一种新树脂材料（EXTEM RH1016UCL）。EXTEM RH1016UCL树脂是一种近红外透明热塑性塑料，玻璃化转变温度为280°C。这种注塑成型树脂可以生产复杂的光学透镜组件，同时在260°C峰值温度焊料回流组装期间保持尺寸稳定性。

• 将LEXAN_CXT17和LEXAN_XT19的最小波长更改为300nm。

• NHG材料库包含以下更新：

• 增加了新材料H-FK76、H-LaK9、H-LaF50B、H-LaF5 6、H-ZLaF68L、H-ZLa F86、D-ZK3L-M90和D-ZF93。

• 更新了D-K9的折射率温度系数、每个带的折射率、色散、H-LaK77的折射率和磷酸盐电阻RP的温度系数、H-ZK21的密度。

• 更新了H-PK63、H-PK65、H-ZK21、H-LaK77、D-ZK3L和D-ZF10的热膨胀系数α-50/80℃，H-PK63，H-LaK77和D-ZF10的热膨胀率 α100/300℃。

• 更新了H-ZK21、H-LaK50A、H-ZF72GT、H-ZF75GT、H-ZBaF50、H-LaF2、H-ZLaF54、H-ZLa F82和D-ZLaF52N-M170的内部透射率。

• 更新了大多数材料的相对价格和熔炼频率。

• Schott材料库包含以下更新：

• 添加了新材料N-SF6Q2、SF3、N-LAK28、BK7G18、F2G12、SF6G05、LAK9G15、K5G20、LF5G19、N-LASF55、F2HTi和N-SK5HTi。

• 增加SF6G05的CTE（20300）。

• 增加F2G12和LAK9G15的dn/dT数据。

• 纠正SF6G05的阿贝数。

• Optotune材料库包含以下更新：

• 添加了以下四种液体透镜：OL1024、OL1126、OL1129、OL1224。
   

镜头数据库

• 增加了OPTOTUNE镜头数据库，包括5种不同型号的焦点可调液体透镜：

• EL-12-30-16D：紧凑、快速的电动调谐透镜。光焦度范围为-6至+10 dpt。通光孔径为12mm。沉降时间为10ms。典型应用是C-mount透镜、机器视觉、眼科应用。

• EL-16-40-5D：大口径、快速的电动调谐透镜。光焦度范围为-2至+3 dpt。通光孔径为16mm。沉降时间为20ms。典型应用是C-mount透镜、机器视觉、显微镜。

• EL-16-40-20D：大光圈，高光焦度范围，电动调谐镜头。光焦度范围为-10至+10 dpt。通光孔径为16mm。沉降时间为40ms。典型应用是变焦镜头、眼科应用。

• EL-3-10-26D：小光圈，高光焦度范围，超快电动调谐镜头。光焦度范围为-13至+13 dpt。通光孔径为3mm。沉降时间为4ms。典型应用有S-mount透镜、读码器、激光、口腔扫描仪

• ML-20-37-36D：大光圈，高光焦度，手动调谐镜头。光焦度范围为-18至+18 dpt。通光孔径为20mm。可通过旋转外径手动透镜。然而，它也可以通过齿轮传动实现自动化。典型的应用是台式光学系统和眼科矫正近视和远视应用。

• 所有焦点可调液体透镜通过调整可变表面的曲率而不是轴向移动刚性透镜来产生焦点变化，从而模拟人眼。

• 对于每种透镜类型，提供了三种不同的模型来表示透镜的三种特定聚焦状态：MAX表示最大焦距状态（最短正焦距），MIN表示最小焦距状态（最小负焦距），MID表示零焦距状态（无限远焦距）。

• 可用透镜类型：

• 增加了 VIAOPTIC 镜头数据库：

• 新目录包含8个库存镜头。

• Viaoptics是您的塑料光学元件专家。Viaoptics提供的用于窄带光源准直的Vialens标准透镜理想地适用于具有不同焦距的特定波长的激光器。

• 本目录取代了以前的飞利浦库存透镜目录，因为自从他们收购Helvoet/Philips的激光准直透镜业务后，该目录已过时。

散射数据库

• Acktar：

16个新的BSDF散射配置文件已添加：
Vacuum Black IR & VIS, Magic Black IR & VIS, Fractal Black IR & VIS, Lambertian Black IR & VIS, MaxiBlack IR & VIS, Metal Velvet IR & VIS, Spectral Black IR & VIS, Hexa Black IR & VIS

 

3.2 已弃用的RSMX和ISX库（支持于所有版本）

这些功能将被弃用，并且自 2023年7月移出软件。

截至2023 R1版本，RSMX和ISX库已弃用，并将在2023 R2版本中从OpticStudio中删除（计划于2023年7月）。弃用的原因是这些数据库依赖于过时的Microsoft组件，这些组件将来可能会引入IT或安全漏洞。为了取代ISX库，OpticStudio将在未来的版本中提供新的BSDF散点库，其格式可以方便地以安全的方式更新和维护。

OpticStudio中的一小部分功能依赖于软件中存在的RSMX和ISX库，这些功能现在也被弃用（随后将在2023 R2版本中删除）。其中一些功能已移至OpticStudio UI帮助选项卡中的Zemax实验室组>弃用功能按钮下，如下所示：

除了上图所示的功能外，REVR 评价函数操作数和ReverseRadiance 探测器以及标靶物体也将被弃用。

 

4.Bug 修复

 

OpticStudio 2023 R1 版本将包含以下修复和增强：

Bug 修复

• Prepare for OpticsBuilder 工具 – 修复了在使用Convert to NSC Group（转换为NSC组）工具后Prepare for OpticsBuilder工具使用的手动过程中，转换SEQ文件时显示错误的问题。

• 分析窗口中的文本选项卡 – 修复了双击更新分析窗口的文本选项卡时可能发生崩溃的问题。

• 求解 – 修复了由于求解窗口大小不正确而导致某些求解参数被截断的问题。

• 撤销/恢复 – 修复了为镜头系统启用项目目录并且撤消或恢复操作可能无法定位外部数据文件（例如，CAD零件）时的问题。

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