STARツールで回折面(グレーティング面や位相面)にFEAデータをインポートすると、回折効果が無視されて、その面は通常の透過面もしくはミラー面として機能します。これはバグではなく、現在のSTARツールの仕様です。

新しいComponent RBMsツールを使用すると、光学部品の剛体運動を座標ブレークに置き換えることができます。この機能によって、特定の光学部品の移動と傾きをオリジナルのFEAデータから切り出して定義できます。

以下のサンプルファイルを用いて、Component RBMsのメリットを説明します。

この光学系のサンプルファイルは、こちらのKBAでダウンロードできます (分光器の構築法 - 実装 – 日本語ヘルプ (zemax.com))。また、オプトメカ設計は本ポストに添付します。

Ansys Mechanicalで熱によるオプトメカ設計の変形を解析しました。ベースプレートの一部(青色部分)を固定し、全体の温度を85度に設定しました。

メカ部品の線形膨張によって、光学部品の相対位置が変化します。OpticStudio向けに出力したFEAデータは、OpticStudioのプロジェクトファイルに含まれています。STARツールのFEAデータビューアで確認すると、ベースプレートの固定部分を中心にして放射状に光学部品が移動していることが分かります。

構造データをOpticStudioにインポートします。このプロセス完了すると、OpticStudioは回折グレーティングの回折力を無視するため、光線追跡が停止します。実際には回折グレーティングが平面とみなされ光線がまっすぐ透過しており、次の面に到達していません。

構造データサマリで回折グレーティングのFEAデータを無視すると、光線は回折グレーティングによって屈曲しますが、回折グレーティングの変形と移動は考慮されていません。

上記の説明で使用したサンプルファイルを添付します。FEAデータをインポートした状態のOpticStudioファイルと、Mechanicalでの熱構造解析で使用したオプトメカ設計のSTEPファイルがダウンロードできます。

なお、STARツールを使用するためには、Ansys Zemax OpticStudio Enterpriseエディションのライセンスが必要です。