Ansys Zemax | 使用OpticStudio进行闪光激光雷达系统建模（下）

消费类电子产品领域，激光雷达作为一项重要技术，因其在面部识别、3D映射等领域的广泛应用，正在受到全球工程师的广泛关注。其中，"闪存激光雷达"解决方案因其在便携固态光学元件中的卓越性能，尤其适用于智能手机和笔记本电脑等便携设备中。这种系统通过产生可检测的点阵列，为消费电子产品的应用提供了实用的尺寸控制和强大功能。

闪存激光雷达系统建模

在本系列文章中，我们将以“闪存激光雷达系统”为核心，探讨如何使用“OpticStudio”软件进行深度详尽的建模工作，从设计初稿到最终机械外壳的集成与优化，涵盖了整个设计流程。本文为该系列的最终篇，旨在为工程师提供一个完整的指南，以确保系统设计的高效和可靠性。

引入 OpticStudio 的机械封装功能

在深入进行光学模型构建后，我们需要将复杂且精心设计的光学元件整合到一个实际可行的机械封装中。借助“Prepare for OpticsBuilder”工具，我们可以轻松将利用“OpticStudio”创建的光学模型转换为与支持的CAD系统兼容的格式(.ZBD文件)。这种方法不仅促进了与其他工程师的高效协作，还确保了在不同开发阶段间的无缝连接。

机械封装的构建




当前阶段，我们将参阅一个已知的非序列模式闪光激光雷达模型，并对其进行简单修改，仅保留光学元件和一个散射壁面（对比之前版本，将该壁面从矩形探测器更改为矩形2D表面）。导入“Prepare for OpticsBuilder”工具后，系统规划将会如下：

分析方式设置：在光学分析选择中确保勾选“散射”（Scattering）和“光线分束”（Ray splitting），这将问题角度全面地考虑模型中光线的扩散与分散现象。

文件格式选择：不选择“只读”选项（读only），这意味着我们可以对现有设计进行修改，符合不同阶段的设计迭代需要。

将光学模型导入OpticsBuilder

一旦进行了分析设置的编辑并准备转换，我们可以通过点击“保存”（Save）按钮来创建出用来在CAD程序中了解光学模型的Rename选项卡。接下来，借助选择可用于不同应用的CAD程序（目前支持Creo），打开一个装配体文件，系统会根据导入的模型生成光学系统。在此阶段，我们还可以在光学管理器中进行某些修改，以更好地适应机械设计的实际需求。

光机工程师的角色

光机工程师是这里的关键角色，他们使用“OpticsBuilder”工具来创建和优化机械封装设计。为保证设计的完整性与功能性，他们可以使用此工具直接在硬件环境下执行光线追踪验证，以缩小入射光并操细节化目标和问题区域，为背部壳体的设计提供数据支持。选择从内部文件转导等操作时，工程师可以在零件设计中采取约束措施，调整配置属性，甚至引入先前构建的直接零件，以节省时间和资源。

机械封装设计事件记录

完成外壳封装设计后，运行更多仿真来观测和评价新外壳对整个光学系统的影响十分关键。通过OpticsBuilder的数值分析，光机工程师可以分析光斑尺寸、光束遮挡以及像面污染程度，关注预期行为与设计导致的任何性能变化。每个细节，从光斑的视觉变化到像面行为的评估，都将对整个设计过程产生重大影响，确保最终产品符合所有设计和性能标准。同时，在迭代过程中，借助OpticStudio和OpticsBuilder的无缝集成，可以轻松地在团队中共享设计细节，促进跨领域协作。

结论

通过本文的深入探讨与详细指导，工程师们不仅能够了解和熟练使用OpticStudio和OpticsBuilder进行激光雷达系统建模，还能够将设计转换为实际机械系统的关键步骤。这种集成方法不仅能够快速识别光学元件的性能上限，还能够优化机械设计以满足特定需求和预设的公差范围，确保最终产品在使用中展现出优异的特性。加入Zemax社区，参与我们的讨论群，获得产品相关信息和技术支持。如果您对我们的软件解决方案感兴趣，欢迎拨打销售热线或发送邮件进行实时交流，我们期待与您一起在光学设计与应用程序开发领域寻求创新与突破！

在这里涉及的步骤和讨论聚焦于详细的建模方面，涉及如何优化和整合激光雷达系统的光学和机械组件，确保设备在消费电子领域表现出卓越性能和用户友好性。通过 Annee Yuan、Weiwen Zhang、Damei Mo 等专家的贡献，本文不仅提供了深入的技术见解，还强调了团队合作和多领域工程知识整合的重要性，以实现标准化、高效且具有竞争力的设备设计。