車用鏡頭成像與幾何光學整合應用

成像與幾何光學整合

智慧駕駛透過Camera Radar感應周遭環境狀況改變產生智慧的互動、判斷，進而投射出相應的圖形，有效提升車輛與周遭行人、車輛的安全與駕駛的信心。Zemax成像設計與分析軟體提供強大的鏡頭成像設計功能，搭配SPEOS的視覺效果與雜散光模擬，可以快速生成擬真且可靠的鏡頭影像。

經由Ansys SPEOS的概念光路設計、Zemax的鏡片曲面優化整合應用，最後透過 SPEOS的法規驗證與可視化的路照模擬的工作流程，優化設計流程來滿足高效產品開發的需求。

Zemax 光路概念設計

Zemax球面及非球面設計，可以透過輸入曲率半徑和各種非球面參數來進行設計。可以優化非球面鏡的曲率，相關參數等等，來達到光線聚焦的效果，與各項成像品質的分析。

Zemax OpticStudio_資料庫

Zemax Optical Studio Library的Design Templates也包含了豐富的資料庫，包括各式鏡頭模組和成像投影等等完整的徑組設計，可直接載入使用或修改。

ZOS Convertor for Lens工具

透過睿騰創意開發的 ZOS Convertor For Lens工具，可以在SPEOS 直接選取Zemax的檔案進行匯入，與SPEOS_OPD整合可直接進行參數調整來修改結構，包含球面、非球面、 Fresnel 等的幾何透鏡，並於Zemax應用Optimization Wizard分別對準直透鏡、聚焦 透鏡進行優化，修改後也能直接輸出並於Zemax直接開啟分析確保光學參數不會遺失。

匯入SPEOS進行視覺化模擬

使用ZOS Convertor將完成優化設計之透鏡檔案匯回SPEOS，進行多角度接收器之設定與模擬，透過SPEOS ZOS Convertor功能，創造出光學工程師無縫接軌Ansys SPEOS與Zemax設計工作體驗，最終呈現出人眼視覺的多角度模擬效果。

雜散光解析

透過逆追跡分析框選模擬結果雜散光區域，光線路徑可輸出為草圖線段進行其他分析，針對問題來源的機構元件做外型修改或是調整結構。

光熱整合分析

Ansys WorkBench可以進行多物理場的整合應用，提升光熱轉換的效能，讓材質設定與光學屬性設定不需重複設置；透過Mechanical模擬不同溫度下的LENS變形結果。

Workbench與mechnical整合Workflow

不同溫度的變形結果

熱對成像品質結果分析

透過Zemax的Star Module模組，可以載入FEA的交流檔案，呈現出不同溫度下的熱變形結果。Wavefront的分析可以分析面行的變化，也可以進而解析其變化對MTF的影響，從案例可以明顯看到大視場的成像品質，因為溫度改變產生之相應效果。

導入Mechanical FAE不同溫度的變形結果

Wavefront分析的結果

MTF在大視角的變化分析結果

熱對成像視覺結果分析

在SPEOS可以直接匯入轉成熱變形後的STL檔案格式，並賦予材質特性。透過逆追跡的 光跡解析與模擬結果比對，明顯感受到因為溫度升高對於成像品質的影響與干擾，並在SPEOS中進行視覺化的模擬計算，觀察熱變形前後對視覺結果的差異。