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培訓對象

光學工程師、鏡頭設計師、光學系統工程師、光機產品研發人員、相關專業高年級研究生

預備知識

·?熟悉幾何光學、像差理論、物理光學基礎知識。

·?了解鏡頭基本構造與評價指標（MTF、點列圖、波前圖等）。

·?最好有初步的OpticStudio或同類軟件操作經驗。

培訓目標

·?完成本培訓后，學員將能夠：

·?系統性掌握 OpticStudio在成像與非序列模式下的核心工作流與建模技巧。

·?獨立完成 從需求分析、初始結構選型、優化、公差分析到制圖的全流程鏡頭設計。

·?熟練運用 非序列模式對復雜光機系統（如照明、激光、光纖耦合、雜散光）進行精確仿真。

·?深刻理解 多重結構、衍射光學、熱 - 結構 - 光學分析、ZOS - API接口等高級功能。

·?建立 規范化的仿真習慣與設計文檔，具備解決復雜光學工程問題的能力。

大綱詳細內容

模塊一：基礎與成像設計：核心工作流精講

·?OpticStudio工作邏輯與界面精通

·?鏡頭數據編輯器、評價函數編輯器、優化向導的深度解析。

·?全局與局部坐標系統：理解元件傾斜/偏心建模的正確方法。

·?玻璃庫、材料管理與自定義材料的定義。

·?成像系統設計實戰全流程

·?需求拆解： 如何將光學規格轉換為OpticStudio中的系統參數。

·?初始結構獲取： 利用專利庫、鏡頭庫、或通過物方/像方參數構造初始結構。

·?高效優化策略：

·?變量、邊界條件、默認評價函數的設置技巧。

·?分階段優化：控制架構、優化像差、平衡性能。

·?像質分析與性能評估：

·?點列圖、MTF、波前圖、點擴散函數、幾何像差圖的高級解讀。

·?衍射極限與像差的定量關系。

·?高級成像設計專題

·?變焦鏡頭設計： 利用多重結構編輯器實現機械補償式變焦。

·?非球面與自由曲面： 應用、優化與控制，理解其對像質的改善和加工影響。

·?像方遠心與物方遠心： 在機器視覺、測量系統中的設計實現。

模塊二：序列與非序列混合建模：復雜系統建模

非序列模式核心概念與建模技巧

o?非序列模式與序列模式的本質區別與聯系。

o?光源建模：光源二極管、橢圓光源、網格光線、相干光與部分相干光。

o?物體建模：原生物體、布爾運算、CAD文件導入與優化。

o?探測器建模：相干/非相干探測器、偏振探測器、顏色探測器。

·?混合模式仿真：序列與非序列的協同

o?如何在成像鏡頭后添加非序列組件（如分光棱鏡、濾光片陣列）。

o?如何將序列鏡頭組作為子系統導入非序列中進行系統級分析。

·?典型非序列仿真案例實戰

o?案例A：LED照明與光導系統仿真

§?任務：設計一個均勻的矩形照明光斑。

§?技能：LED光源建模、非球面透鏡/自由曲面反射鏡設計、光線追跡與均勻性分析。

§?案例B：激光光束整形與光纖耦合系統仿真

§?任務：將高斯光束整形成平頂光束，并高效耦合進多模光纖。

§?技能：高斯光束定義、柱透鏡對/衍射光學元件應用、光纖耦合效率優化。

§?案例C：雜散光分析

§?任務：分析成像系統中的鬼影和雜散光路徑。

§?技能：散射模型設置（ABg, BSDF）、關鍵光線路徑識別、遮蔽擋光板設計。

模塊三：高級功能與系統集成

·?衍射光學與偏振分析

·?二元光學面、衍射光柵、全息面的建模與設計。

·?瓊斯向量偏振光追跡：偏振像差、波片、偏振分光鏡的分析。

·?公差分析與系統穩健性設計

·?公差操作數設定：敏感度分析與蒙特卡洛分析。

·?補償器（如后焦、傾斜）的設置：如何模擬裝配時的調校。

·?如何根據分析結果，制定合理的光學與機械公差指標。

·?多物理場分析：熱分析與結構分析集成

·?利用STAR模塊或ZOS - API導入有限元分析結果（溫度與形變），分析對光學性能的影響。

·?無熱化設計概念入門：被動補償與主動補償。

·?自動化與定制化：ZOS - API編程基礎

·?ZOS - API（Python, C#, MATLAB）接口簡介。

·?實現自動化優化、批量數據分析、定制化結果輸出。

·?模塊四：從設計到制造：完整工程閉環

·?制造圖紙與溝通文件

o?光學圖紙生成：ISO 10110標準解讀，曲率半徑、光圈、偏心、表面缺陷等標注。

o?元件與裝配圖的規范輸出。

·?模型驗證與實際案例探討

o?案例研討： 手機鏡頭、AR/VR光學系統、工業鏡頭、投影光機等實際案例分享與討論。

o?仿真與實測誤差來源分析： 從設計、制造、裝調到測量，理解誤差產生環節。