本文是 3 篇系列文章的一部分,该系列文章将讨论智能手机镜头模组设计的挑战,从概念、设计到制造和结构变形的分析。本文是三部分系列的第三部分。它涵盖了使用 Ansys Zemax OpticStudio Enterprise 版本提供的 STAR 技术对智能手机镜头进行自动的结构、热、光学性能 (STOP) 分析。有限元分析数据的导入和拟合过程通过使用 ZOS-API 实现自动化(本文提供了用户扩展和用户分析)。通过内置分析功能,以及利用 ZOS-API 用户分析实现的扩展仿真,对不同热条件下手机镜头的热致结构变形进行光学性能分析。(联系我们获取文章附件) 8 /5sv
手机镜头设计 – 第一部分:光学设计 qr7 X-[&
手机镜头设计 – 第二部分:使用 OpticsBuilder 实现光机械封装 |Gf1^8:C9
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所需工具 ^ uKnP>*l
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Ansys Zemax OpticStudio 旗舰版 jdV .{8@
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旧版 Zemax OpticStudio 专业版/旗舰版以及 STAR 模块授权 A73V6"
FEA 模拟分析工具(Ansys Mechanical 在本示例中使用,作为 FEA 有限元分析软件) ]J8KCjq@
Ansys Mechanical 数据导出扩展程序(可选) )Ix-5084
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简介 r\4*\
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通常,制造延迟和生产成本增加将导致公司需要寻找方法来维持新产品的交付,以应对紧迫的时间表。“构建并推翻” 的设计模型形式推高了成本,因为样机需要在多次迭代中构建和测试。精确的多物理场仿真可以帮助工程和设计团队预测系统在各种使用情况下的性能,并仿真可能的条件,以在设计阶段了解对系统性能的影响。综合模拟是从一开始就避免浪费时间并节省生产周期成本的方法之一。由于材料在不同温度下性能的变化,物理影响不仅是结构上的,而且是光学上的。这些影响可能很关键,严重影响批量生产后产品的使用。 {QIS411
在手机相机镜头模组的设计阶段要考虑的因素之一是,如果手机在温度与室温不同的环境中使用,它是否可按照规格运行。随着温度的变化,透镜材料膨胀或收缩,导致透镜的表面形状以及材料折射率发生变化,这将使光线发生偏离。此时的表面形状不再能够通过已知的参数化多项式来描述,也不再能将各向同性折射率赋予整个透镜几何体。这些变化会影响最终图像,并可能降低图像质量,MTF 值可能也会低于设计要求,从而导致最终图像损失对比度而变得模糊。 .rt8]%
光学产品不仅包含光学透镜,还具有机械封装元件,这些元件会因为改变镜片的位置和对镜片施加压力(这是镜片表面变形的另一种方式)而显著影响性能。Ansys Zemax OpticStudio 旗舰版可用于对手机镜头光学系统进行结构和热分析,当热条件和机械负载得到模拟时,输出的结果可用于量化它们对手机镜头系统的影响。通过将 Ansys Mechanical 的仿真结果加载到 Ansys Zemax OpticStudio 旗舰版进行静态和瞬态仿真,从而建立互操作性以全面了解光学性能。 ~.\73_M=A
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STAR 用户扩展程序 ZX~>uf\n
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为了分析热致结构变形的影响,共计 14 个结构数据集可以分配给系统中的透镜表面。OpticStudio 用户界面可实现为每个表面单独分配数据集。 g&oc