科普时刻 | Ansys Zemax OpticStudio 如何确保设计始终满足甚至超越性能

从智能手机摄像头到汽车照明，再到尖端医疗器械，光学系统在当今快速变化的产品研发世界中无处不在。然而，许多企业仍面临着相同的挑战：光学设计要求日趋复杂，同时还要承受比以往更大的压力——在更短时间内、以更少资源完成交付。

对于小型工程团队而言，这种压力可能难以承受。高性能光学元件的设计不仅关乎创造力，还需要精准、深入的技术洞察，以及在不牺牲质量的情况下进行快速迭代的能力。然而，基于手动计算或试错法的传统工作流程已无法满足上述需求。

这正是 Ansys Zemax OpticStudio光学系统设计和分析软件的用武之地，其可以助力小型团队实现更强的设计能力。

为什么光学设计变得越来越困难——尤其是对于小型团队而言

由于光学系统变得更加复杂，传统方法开始难以为继。

1.手动设计方法十分缓慢，难以探索多个概念。

2.基本光学工具缺乏复杂现代系统所需的先进仿真能力。

3.物理原型成本高昂且极为耗时。

4.外包核心光学工作，可能会造成沟通障碍并延缓产品迭代。

小型团队对这些挑战的感受最为深刻。他们需要快速创新——通常还需兼顾其他工程职责，但并不是总能获得充足的预算、专业人才或更充分的研发时间。

OpticStudio软件可以提供帮助，使小型团队能够使用此前大型光学设计部门才能获得的高级仿真、优化和协作工具。

左侧是Ansys Zemax OpticStudio光学系统设计和分析软件中的复合表面公差仿真。右侧是Ansys光学软件中的微型物镜设计。

现代光学设计方法

OpticStudio软件可将整个光学设计工作流程整合到统一的集成环境中。工程师无需在电子表格、计算机辅助设计（CAD）工具和物理测试之间来回切换，而是可以在硬件被制造出来并进入实验室之前，就对光学系统进行虚拟建模、仿真、优化和验证。

下列优势，说明了为什么这些能力至关重要：

1.使用综合仿真提高设计置信度

OpticStudio软件基于物理的仿真引擎，使工程师能够在真实条件下对透镜系统、杂散光行为、公差和性能进行建模。这意味着更少的原型打样，并减少研发后期的意外情况。

对于小型团队而言，减少试错不仅仅是为了便利，而是项目成功的关键。

2.自动优化功能助力加速迭代

过去采用手动调整需要耗费数天的工作，现在只需几分钟即可完成。OpticStudio软件的优化算法可自动探索设计方案，并找到性能优异的解决方案。因此，团队可以更快速、更精确地测试更多设计概念。

这种快速迭代可加速创新，同时确保设计的可制造性。

3.尽早发现错误

通过实时验证和公差分析，工程师可以在流程早期阶段发现潜在问题，而不是等到问题到达下游团队或制造合作伙伴时才发现。这样，就有助于消除成本高昂的重新设计并降低开发风险。

4.无缝协作

OpticStudio软件与其他工程工具的兼容性，以及基于云的工作流程，使团队能够轻松共享文件，审核设计，并跨区域、跨学科协作，以使项目持续顺利进行。

对于依靠跨职能协调的小型团队，这可以大幅提高生产力和沟通效率。

显著的业务优势

各个行业的小型工程团队都在使用OpticStudio软件来实现重要目标：

• Nordson TEST & INSPECTION将公差工作流程加快了25%， 从而在不增加团队规模的情况下，加速产品上市进程。
• Meopta创建了统一的光学工作流程 ，以提高不同项目的一致性和生产力。
• UpNano将OpticStudio软件集成 到其3D透镜原型制作流程中，帮助客户更快地做出设计决策。
• Ferrari使用光学软件在虚拟环境中优化先进的前照灯系统，从而实现快速、低成本的创新。
• Optotune使用OpticStudio工具 精确测试液体透镜的性能要求，无需过多的原型设计，即可确保可靠性。

这些案例都印证了同一个结论：利用合适的工具，即使是较小型的光学设计团队，也可以克服资源限制，提供复杂且高性能的解决方案。

小团队也能实现大成果

尽管光学工程变得越来越复杂，但合适的工具可以让整个开发流程变得更易于管理。通过将仿真、优化、公差和可视化集成到统一的工作流程中，OpticStudio软件使小型团队能够：

• 加快迭代速度
• 实现更明知的设计决策
• 降低开发风险
• 满怀信心地交付高性能光学系统

即使没有庞大的团队，也能取得卓越成功，合适的技术才是关键所在。