Ansys + INAOE

“在进入实验室之前，在Ansys Zemax OpticStudio中进行光学模拟可以节省大量时间。我们可以提前预览我们的结果，并根据需要进行设计更改，如果我们无法获得模拟中的材料，我们可以立即知道我们需要购买哪种材料。”

- Jorge de Jesus Alvarado-Martinez光学/ INAOE仪器和光学计量组博士候选人

介绍

在COVID-19大流行期间，Jorge de Jesus Alvarado-Martinez，国家研究院Astrofísica， Óptica, y Electrónica (INAOE)的博士候选人，研究光学仪器和计量学，以及他的一些同事对热成像可以用于帮助综合征监测的方式产生了兴趣，这是为了减少接触传染病而系统地收集，分析和解释健康数据。综合征监测有助于公共卫生官员发现、监测和了解卫生事件，从而能够及时作出反应和干预，保护人群免受接触。

挑战

体温升高是包括COVID-19在内的许多严重感染的关键指标。近年来，机场、医院、学校、工作中心和其他公共和私人设施已开始在候诊区部署热像仪，以帮助识别潜在的感染者，以便卫生和安全当局能够根据需要进行干预和隔离。这种方法虽然是朝着公共卫生的正确方向迈出的一步，但也有一些严重的局限性，首先是它不适合监测大量人群。

广角镜头可用于人群成像，但对于综合征监测，热成像技术必须足够精确，以检测图像中哪些人体温升高。与此同时，传统的热像仪有很长的报告延迟，但在这种情况下，数据必须快速传输，以便可以立即将受感染的个体与人群分开。

工程解决方案

对于阿尔瓦拉多和他的团队来说，改进用于综合征监测的热成像技术是找到一种替代光学设计的问题，该设计可以评估公共环境中的整个人群，并通过仅识别体温升高的人来加快检测过程。为了应对这一挑战，阿尔瓦拉多的团队设计了一种光学系统，该系统可以根据与COVID-19身体症状直接相关的生物临床信号(如咳嗽和温度)区分人群中的成员。

离轴反射镜是这种解决方案的理想选择，因为它们消除了光路中的遮挡，同时通过提供宽视野(FOV)而不需要中间图像来降低对准复杂性。使用反射镜还有助于降低制造过程中的材料成本。

该团队从同轴系统开始设计，然后引入偏心参数来消除遮挡和倾斜参数，使系统偏离轴。由此产生的系统实现了团队的目标，即仅使用离轴反射镜就能更有效地报告广角热图像中的离散异常。

好处

• 利用Ansys Zemax OpticStudio中的Footprint Diagram工具观察参数值与孔径大小和视场的依赖关系。
• Ansys Zemax OpticStudio OpticStudio提供了用于设计具有非常规曲面的复杂系统的优化工具，用于在开发的各个阶段对设计进行建模的分析工具，以及用于快速确定和优化系统参数值的优点函数工具。
• 该团队实现了成本节约、更快的开发和更容易的材料选择。