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(jī)
鏡頭模組設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，從概念、設(shè)計(jì)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(duì)智能手機(jī)鏡頭進(jìn)行自動(dòng)的結(jié)構(gòu)、熱、
光學(xué)性能 (STOP) 分析。有限元分析數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和擬合過程通過使用 ZOS-API 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化（本文提供了用戶擴(kuò)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(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展仿真，對(duì)不同熱條件下手機(jī)鏡頭的熱致結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行光學(xué)性能分析。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
+ieY:H[ 手機(jī)鏡頭設(shè)計(jì) – 第一部分：
光學(xué)設(shè)計(jì) my(2;IJ#{ 手機(jī)鏡頭設(shè)計(jì) – 第二部分：使用 OpticsBuilder 實(shí)現(xiàn)光機(jī)械封裝
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UQ ;rF\kX&Jh 所需工具
/s x@$cvW |cK*~ Ansys Zemax OpticStudio 旗艦版
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PQy4{0 _ 舊版 Zemax OpticStudio 專業(yè)版/旗艦版以及 STAR 模塊授權(quán)
;D3C >7y FEA 模擬分析工具（Ansys Mechanical 在本示例中使用，作為 FEA 有限元分析軟件）
XW[j!`nlk Ansys Mechanical 數(shù)據(jù)導(dǎo)出擴(kuò)展程序（可選）
2L3)#22m* T$>WE= Y 簡(jiǎn)介
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. cd*b CSJdvxb 通常，制造延遲和生產(chǎn)成本增加將導(dǎo)致公司需要尋找方法來(lái)維持新產(chǎn)品的交付，以應(yīng)對(duì)緊迫的時(shí)間表�！皹�(gòu)建并推翻” 的設(shè)計(jì)模型形式推高了成本，因?yàn)闃訖C(jī)需要在多次迭代中構(gòu)建和測(cè)試。精確的多物理場(chǎng)仿真可以幫助工程和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)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(shè)計(jì)階段了解對(duì)系統(tǒng)性能的影響。綜合模擬是從一開始就避免浪費(fèi)時(shí)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(xué)上的。這些影響可能很關(guān)鍵，嚴(yán)重影響批量生產(chǎn)后產(chǎn)品的使用。
`#rL*;\uV 在手機(jī)相機(jī)鏡頭模組的設(shè)計(jì)階段要考慮的因素之一是，如果手機(jī)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(yùn)行。隨著溫度的變化，
透鏡材料膨脹或收縮，導(dǎo)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(shí)的表面形狀不再能夠通過已知的
參數(shù)化多項(xiàng)式來(lái)描述，也不再能將各向同性折射率賦予整個(gè)透鏡幾何體。這些變化會(huì)影響最終圖像，并可能降低圖像質(zhì)量，MTF 值可能也會(huì)低于設(shè)計(jì)要求，從而導(dǎo)致最終圖像損失對(duì)比度而變得模糊。
um jt]Gu[ 光學(xué)產(chǎn)品不僅包含光學(xué)透鏡，還具有機(jī)械封裝元件，這些元件會(huì)因?yàn)楦淖冪R片的位置和對(duì)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(duì)手機(jī)鏡頭
光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和熱分析，當(dāng)熱條件和機(jī)械負(fù)載得到模擬時(shí)，輸出的結(jié)果可用于量化它們對(duì)手機(jī)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(jìn)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(xué)性能。
@Xt *Snd ?M8dP%&r STAR 用戶擴(kuò)展程序
j]{_s"O F0GxH? 為了分析熱致結(jié)構(gòu)變形的影響，共計(jì) 14 個(gè)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(shí)現(xiàn)為每個(gè)表面單獨(dú)分配數(shù)據(jù)集。
p*< 0" 0 圖 1. 加載 FEA 數(shù)據(jù)工具，用于將 FEA 數(shù)據(jù)集分配給光學(xué)表面。
共有 14 個(gè)光學(xué)表面和 7 個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)，總共有 98 個(gè)不同的 FEA 數(shù)據(jù)集需要分配給正確的光學(xué)表面才能全面分析系統(tǒng)。為了減少重復(fù)點(diǎn)擊并避免數(shù)據(jù)分配過程中的錯(cuò)誤，可通過 ZOS-API 編寫用戶擴(kuò)展程序，將數(shù)據(jù)加載到當(dāng)前鏡頭系統(tǒng)。用戶擴(kuò)展程序可以：
aRj9E} 從數(shù)據(jù)集文本文件的名稱中識(shí)別表面編號(hào)和 FEA 數(shù)據(jù)類型
3k \#CiB{ 自動(dòng)將數(shù)據(jù)集應(yīng)用于正確的表面
RiDJ> 6S 自動(dòng)應(yīng)用所有時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)集
SEo'(-5 sZjQ3*<-r 如何使用用戶擴(kuò)展程
+[M6X}
TQ o*-)Tq8GHE 1. 選擇保存有限元分析數(shù)據(jù)集的相應(yīng)坐標(biāo)系
QX!-B 此擴(kuò)展模塊假定所有 FEA 數(shù)據(jù)集都在同一坐標(biāo)系中保存
DVG(V w 圖 2. STAR 用戶擴(kuò)展程序中的坐標(biāo)系控制
2. 要加載FEA數(shù)據(jù)集文本文件，請(qǐng)單擊Load FEA
U_Vs.M.p 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。
&q3"g*q 默認(rèn)路徑與當(dāng)前鏡頭文件所在的位置相同
o2nv+fy W 請(qǐng)務(wù)必確認(rèn)內(nèi)部文本文件的格式正確，以避免加載錯(cuò)誤
