使用過程中，大家常常遇到的問題解答如下

問：什么是圖像模擬？

答：圖像模擬工具通過將源位圖文件與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)陣列進(jìn)行卷積來(lái)模擬圖像的形成?？紤]的效應(yīng)包括衍射，像差，畸變，相對(duì)照度，圖像方向，偏振影響等。此工具有助于可視化所設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的圖像質(zhì)量。它提供了一種定性但直接的方法來(lái)評(píng)估成像系統(tǒng)的性能，并使客戶更容易"看到"模擬的圖像質(zhì)量。

問：圖像模擬與幾何圖像分析？

答：如果您的系統(tǒng)遠(yuǎn)未受到衍射限制，您可以使用幾何圖像分析 （GIA）。GIA 使用純幾何光線追蹤，被認(rèn)為是模擬圖像的"黃金標(biāo)準(zhǔn)"。

但是，如果您的系統(tǒng)受到衍射限制，則需要包括衍射效應(yīng)。在這種情況下，您應(yīng)該使用圖像模擬。圖像模擬使用惠更斯PSF與源位圖進(jìn)行卷積，以考慮衍射效應(yīng)。

值得注意的是，即使選擇了 "像差：衍射"，如果像差非常嚴(yán)重以至于無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算衍射 PSF，分析仍可能自動(dòng)切換到幾何。有關(guān)此內(nèi)容的討論列在幫助文件中。

問：使用圖像模擬的推薦方法是什么

答：使用圖像模擬工具時(shí)，建議使用視場(chǎng)角或物高來(lái)定義【Field Height視場(chǎng)高度】選項(xiàng)。

對(duì)有限共軛系統(tǒng)使用"物高"（如下圖所示，這點(diǎn)需要注意），對(duì)無(wú)限共軛系統(tǒng)可使用"視場(chǎng)角"，因?yàn)檫@些字段類型明確定義了對(duì)象在圖像空間中的大小和方向。

當(dāng)我們采用視場(chǎng)角來(lái)定義setting中的Field Height時(shí)我們需要注意，具體我們建議查看幫助文件：

幫助文件中概述的使用視場(chǎng)角來(lái)定義的主要困難是視場(chǎng)角單位本質(zhì)上是變形的。

由于無(wú)限共軛系統(tǒng)不允許將物高作為定義，因此，如果您仍然希望使用物高來(lái)定義此處的Field Height，則可以使系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為有限共軛，方式是可以在前面添加一個(gè)近軸透鏡paraxial lens。

問：圖像模擬中的設(shè)置

答：有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱幫助文檔、上述研討會(huì)和知識(shí)庫(kù)文章的說明。下面我們強(qiáng)調(diào)下看到用戶問得最多的一些設(shè)置：

1.Oversampling vs Guard band過采樣與安全寬度它們都可以提高源位圖的分辨率，或者換句話說，它們使用了不同的方法來(lái)達(dá)到增加單位視場(chǎng)對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)的目的。過采樣通過將一個(gè)像素復(fù)制成 2 個(gè)、4 個(gè)或更多相同的相鄰像素，增加光源位圖的像素分辨率，而安全寬度則通過重復(fù)倍增像素?cái)?shù)，增加光源位圖的像素分辨率，從而使原始圖像周圍出現(xiàn)黑色"安全寬度"。當(dāng)源位圖具有低像素分辨率時(shí)，可以使用這兩個(gè)選項(xiàng);如果點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)與光源位圖視場(chǎng)尺寸相比較大，則此功能特別有用。2.Wavelength波長(zhǎng)如果選擇“RGB”，則定義3 個(gè)波長(zhǎng)，分別為紅色波長(zhǎng)定義0.606 微米、綠色波長(zhǎng) 0.535 微米 和藍(lán)色波長(zhǎng) 0.465 微米；不管當(dāng)前波長(zhǎng)定義如何，都是如此。如果選擇“1+2+3”，則使用波長(zhǎng)數(shù)據(jù) 欄中當(dāng)前定義的波長(zhǎng) 1、2 和 3。對(duì)波長(zhǎng) 3 使用光源位圖的紅色通道，對(duì)波長(zhǎng) 2 使用綠色通道，對(duì) 波長(zhǎng) 1 使用藍(lán)色通道。無(wú)論使用此選項(xiàng)定義的波長(zhǎng)為多少，顯示的圖像都將為 RGB 格式。3.Aberrations像差當(dāng)系統(tǒng)有衍射限制時(shí)，選擇衍射，惠更斯PSF用于卷積。當(dāng)系統(tǒng)以幾何像差為主時(shí)，選擇"幾何"作為像差。4.PSF X/Y點(diǎn)PSF X/Y 點(diǎn)指定圖像仿真在整個(gè)視野中計(jì)算的 PSF 函數(shù)數(shù)，并將其用于與源圖像的卷積。對(duì)于這些格點(diǎn)之間的視場(chǎng)點(diǎn)，將使用插值 PSF。根據(jù)系統(tǒng)視場(chǎng)范圍內(nèi)的性能變化相應(yīng)地調(diào)整此數(shù)字。例如，如果您的PSF函數(shù)在整個(gè)視場(chǎng)范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，則可以使用較小的數(shù)字;但是，如果 PSF 大小從軸上到軸外變化很大，則應(yīng)使用較高的 PSF 點(diǎn)。換句話說，整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的性能變化越大，就越需要更多的PSF點(diǎn)來(lái)準(zhǔn)確模擬結(jié)果。
很難說應(yīng)該使用一個(gè)明確的數(shù)字，但我們建議從低數(shù)字開始，比如3x3或5x5，并查看PSF網(wǎng)格，看看從中心到邊緣的PSF大小變化有多大。您選擇的 PSF 點(diǎn)數(shù)將對(duì)最終的模擬圖像產(chǎn)生影響，這意味著您使用的 PSF 點(diǎn)越高，結(jié)果越準(zhǔn)確，但這將以更長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間為代價(jià)。因此，請(qǐng)根據(jù)系統(tǒng)視場(chǎng)范圍內(nèi)的 PSF 性能變化相應(yīng)地選擇此數(shù)字。
例如，下面我們將 PSF X/Y 點(diǎn)設(shè)置為 9x9，您可以清楚地看到 PSF 函數(shù)從中心到邊緣的變化。這意味著最終的模擬圖像的邊緣更加模糊，因?yàn)樵磮D像將使用更大的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行卷積。在這樣的系統(tǒng)中，選擇 3x3 PSF 網(wǎng)格可能不足以準(zhǔn)確模擬整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)的性能變化。較高的 PSF 點(diǎn)有助于獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。

5.X/Y 像素和像素大小這允許您在模擬圖像中包含探測(cè)器像素分辨率的影響仿真 ，以便您了解系統(tǒng)是否受到探測(cè)器分辨率的限制。

問：與圖像模擬相關(guān)的programming資源

答：在此列舉下相關(guān)的Macro和ZOSAPI討論鏈接，大家可以找找靈感

Ansys Zemax國(guó)內(nèi)可靠代理商

光研科技南京有限公司是國(guó)內(nèi)可靠的光學(xué)軟件和儀器光電供應(yīng)商，提供企業(yè)定制化上門培訓(xùn)服務(wù)，承接各類光學(xué)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并有一系列自主編寫出版的光學(xué)設(shè)計(jì)書籍。公司擁有一支高素質(zhì)、高水平、實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)豐富的管理，銷售以及研發(fā)團(tuán)隊(duì)，從成立到現(xiàn)在已經(jīng)為廣大企業(yè)，研究所以及高校提供了很多優(yōu)秀的產(chǎn)品和服務(wù)，是光電圈內(nèi)值得信賴的企業(yè)。追光逐夢(mèng)，研以致用！以用戶的需求為起點(diǎn)，為客戶提供有價(jià)值的光學(xué)產(chǎn)品和服務(wù)一直都是光研科技南京有限公司的宗旨。

審核編輯 黃昊宇