本文是 3 篇系列文章的一部分，該系列文章將討論智能手機鏡頭模組設計的挑戰(zhàn)，從概念、設計到制造和結(jié)構(gòu)變形的分析。本文是三部分系列的第三部分。它涵蓋了使用 Ansys Zemax OpticStudio Enterprise 版本提供的 STAR 技術(shù)對智能手機鏡頭進行自動的結(jié)構(gòu)、熱、光學性能 (STOP) 分析。有限元分析數(shù)據(jù)的導入和擬合過程通過使用 ZOS-API 實現(xiàn)自動化（本文提供了用戶擴展和用戶分析）。通過內(nèi)置分析功能，以及利用 ZOS-API 用戶分析實現(xiàn)的擴展仿真，對不同熱條件下手機鏡頭的熱致結(jié)構(gòu)變形進行光學性能分析。（聯(lián)系我們獲取文章附件） 50A_+f.7%  
手機鏡頭設計 – 第一部分：光學設計 $'Z!Y;Ue  
手機鏡頭設計 – 第二部分：使用 OpticsBuilder 實現(xiàn)光機械封裝 ?hYe4tc-#  
%e(,PL  
所需工具 {ar}.U  
:nt%z0_  
Ansys Zemax OpticStudio 旗艦版 ~MX@-Ff  
– 或 – N8TO"`wdbs  
舊版 Zemax OpticStudio 專業(yè)版/旗艦版以及 STAR 模塊授權(quán) Mv3Ch'X[  
FEA 模擬分析工具（Ansys Mechanical 在本示例中使用，作為 FEA 有限元分析軟件） zO,sq%vQn'  
Ansys Mechanical 數(shù)據(jù)導出擴展程序（可選） xAflcY>Ozs  
XA68H!I  
簡介 TXM.,5Dx\  
s
h1fz 6g  
通常，制造延遲和生產(chǎn)成本增加將導致公司需要尋找方法來維持新產(chǎn)品的交付，以應對緊迫的時間表。“構(gòu)建并推翻” 的設計模型形式推高了成本，因為樣機需要在多次迭代中構(gòu)建和測試。精確的多物理場仿真可以幫助工程和設計團隊預測系統(tǒng)在各種使用情況下的性能，并仿真可能的條件，以在設計階段了解對系統(tǒng)性能的影響。綜合模擬是從一開始就避免浪費時間并節(jié)省生產(chǎn)周期成本的方法之一。由于材料在不同溫度下性能的變化，物理影響不僅是結(jié)構(gòu)上的，而且是光學上的。這些影響可能很關鍵，嚴重影響批量生產(chǎn)后產(chǎn)品的使用。 V<7Gd8rDMM  
在手機相機鏡頭模組的設計階段要考慮的因素之一是，如果手機在溫度與室溫不同的環(huán)境中使用，它是否可按照規(guī)格運行。隨著溫度的變化，透鏡材料膨脹或收縮，導致透鏡的表面形狀以及材料折射率發(fā)生變化，這將使光線發(fā)生偏離。此時的表面形狀不再能夠通過已知的參數(shù)化多項式來描述，也不再能將各向同性折射率賦予整個透鏡幾何體。這些變化會影響最終圖像，并可能降低圖像質(zhì)量，MTF 值可能也會低于設計要求，從而導致最終圖像損失對比度而變得模糊。 b;{C1aa>}  
光學產(chǎn)品不僅包含光學透鏡，還具有機械封裝元件，這些元件會因為改變鏡片的位置和對鏡片施加壓力（這是鏡片表面變形的另一種方式）而顯著影響性能。Ansys Zemax OpticStudio 旗艦版可用于對手機鏡頭光學系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)和熱分析，當熱條件和機械負載得到模擬時，輸出的結(jié)果可用于量化它們對手機鏡頭系統(tǒng)的影響。通過將 Ansys Mechanical 的仿真結(jié)果加載到 Ansys Zemax OpticStudio 旗艦版進行靜態(tài)和瞬態(tài)仿真，從而建立互操作性以全面了解光學性能。 zoU.\]#C  
#0c`"2t&M  
STAR 用戶擴展程序 aum,bm/0J  
{T9g\F*  
為了分析熱致結(jié)構(gòu)變形的影響，共計 14 個結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集可以分配給系統(tǒng)中的透鏡表面。OpticStudio 用戶界面可實現(xiàn)為每個表面單獨分配數(shù)據(jù)集。 yLP0w^Q  
共有 14 個光學表面和 7 個對應時間點，總共有 98 個不同的 FEA 數(shù)據(jù)集需要分配給正確的光學表面才能全面分析系統(tǒng)。為了減少重復點擊并避免數(shù)據(jù)分配過程中的錯誤，可通過 ZOS-API 編寫用戶擴展程序，將數(shù)據(jù)加載到當前鏡頭系統(tǒng)。用戶擴展程序可以： !8$}]uWP  
從數(shù)據(jù)集文本文件的名稱中識別表面編號和 FEA 數(shù)據(jù)類型 Y~6pJNR  
自動將數(shù)據(jù)集應用于正確的表面 6-~  
自動應用所有時間點的數(shù)據(jù)集 7~&Y"&  
'"EOLr\Z,  
如何使用用戶擴展程 uH#NJoRO  
HFazqQ[  
1. 選擇保存有限元分析數(shù)據(jù)集的相應坐標系 <|4j<U  
此擴展模塊假定所有 FEA 數(shù)據(jù)集都在同一坐標系中保存 Smp+}-3O  
2. 要加載FEA數(shù)據(jù)集文本文件，請單擊Load FEA SO%5ts  
3. 在彈出的“文件資源管理器”窗口中，選擇包含系統(tǒng)數(shù)據(jù)集的文件夾。 E$T#o{pai  
默認路徑與當前鏡頭文件所在的位置相同 U7W ct %  
請務必確認內(nèi)部文本文件的格式正確，以避免加載錯誤 Z7v~;JzC#  
4. 在 OpticStudio 界面中，打開 STAR 擬合評估工具檢查（如果需要，進行修改）擬合設置選項，然后點擊OK。 P|?z1JUd  
此用戶擴展對所有調(diào)整的表面和此 FEA 數(shù)據(jù)類型應用相同的擬合設置。 .&ZVy{uP  
報告擬合參數(shù)和擬合結(jié)果以供核查并保存為 txt 文件。 2a^(8A`7W  
z}