使用Zemax Import和Speos Analytics精确分析相机杂散光的4个步骤

在许多光学产品的设计中，一个比以往任何时候都更主要的挑战是获得尽可能清晰的图像，无论是用于太空望远镜、纳米级相机还是汽车上的平视显示器(HUD)。这种图像质量是通过分辨率和对比度来衡量的。杂散光会导致不必要的亮点，从而降低图像对比度和系统的动态范围。

以智能手机相机为例，杂散光是导致图像模糊和褪色的常见罪魁祸首。由于摄像机几乎可以在任何环境中使用，因此它们的设计必须考虑到各种现有照明条件下的杂散光，例如光线昏暗的房间，阳光明媚的户外游乐场，充满路灯的繁忙夜间道路，移动车辆的前灯和照明标志。

随着智能手机相机越来越小、越来越轻，光学团队需要工具和协议来帮助他们识别和修复设计中的杂散光，以保持卓越的图像质量。

什么是杂散光，如何解决它?

• 使用Zemax Import工具，您可以自动将OpticStudio数据拉入Speos，将相关参数应用于数据，并通过额外的基于仿真的分析，继续完善杂散光影响的设计。

让我们从高层次上看一下这两个软件包之间的互操作性通常是如何工作的。

简单的4步工作流程来分析智能手机相机镜头中的杂散光

1.创建镜头设计并将其导入Speos。

使用OpticStudio仿真和杂散光工具，您可以为您的光学设计构建和完善镜头系统。OpticStudio将镜头参数数据保存为Zemax OpticStudio (ZOS)文件格式，可以通过Zemax Import在Speos中自动上传。这种自动化提供了比手动数据传输更高的效率和准确性，手动数据传输需要更多的时间并引入潜在的人为错误。

在Speos中，投影镜头功能基于本地计算机辅助设计(CAD)几何图形重新创建每个镜头，并访问数据文件中的所有镜头参数。Speos将所有数据转换为其原生格式，并将光学特性应用于镜头。

2.检测可能产生杂散光的光线条件。

您可以使用Speos中的Light Expert (LXP)功能来识别和研究将影响您设计的杂散光条件，包括相机视场(FOV)内的光源以及视场以外系统机械外壳中的潜在光泄漏。

使用反向光线追踪-将光线从成像仪通过系统(在第1步中创建)发送到场景-使您能够在一个模拟中检测所有可能的关键光源位置。Speos强大的LXP功能使您能够显示这些关键的射线路径。

3.(可选)根据已知的可能来源进行额外的模拟。

除了由光学设计传递的参数化数据产生的分析之外，您还可以根据系统用户可能存在的其他条件进行进一步的模拟。例如，图4显示了全系统杂散光分析的仿真。一旦您确定并减轻了相机视场外的任何关键光源，您就可以使用精确的光谱阳光来模拟成像仪上的杂散光模式来定义视场内的太阳位置。

请注意对于这些模拟，建议您使用额外的处理能力来运行必要的计算。Speos旨在在高性能计算(HPC)环境中实现最佳运行，但如果您没有HPC，最近的Speos开发还使用某些图形处理单元(gpu)优化了分析性能。要了解有关Speos GPU-Compute的更多信息，请观看此视频网络研讨会．

4.分析杂散光路序列并应用缓解

使用来自LXP模拟的分析，以及Speos序列检测查看器，您可以识别设计中产生杂散光的最关键的射线路径序列和对象交互。Speos中的序列检测工具包含所有检测到的射线路径序列和按能量贡献排序的物体相互作用的信息。然后，您可以减轻这些杂散光情况的风险，并通过进一步更改设计来应用补救措施，例如通过应用非反射涂层或更改其他材料属性。

要了解有关这四个步骤的更多细节，并遵循基于前一步中描述的“四个太阳位置”场景的示例演示，请阅读我们的应用程序库文章．

有关Ansys Speos或Ansys Zemax OpticStudio的更多信息，请访问我们的光学页面．