借助Synopsys智能启动库设计光学系统

您是否正在设计一个不仅仅是光源和探测器的光学系统？如果您的回答是肯定的，那么您很可能可以使用 Synopsys SmartStart 库中的数据。

您问什么是智能启动库？好问题！SmartStart 库是商用眼镜、塑料和表面处理的广泛光学数据集合，可授权用于 LucidShape、LucidShape CAA V5 Based 或 LightTools。库中的数据集提供了光在玻璃或塑料光学元件体积中的行为或光如何与表面处理相互作用的完整图片。

对于许多光学设计师来说，一个典型的项目可能包括以下步骤：

确定要在系统中使用的材料和表面处理

从光学材料、光学镀膜或纹理供应商处获取样本或数据

测量样品或将数据集成到光学设计软件中

这是一个耗时且乏味的过程。或者，您可以简单地从我们的智能启动库中选择材料数据。阅读以下示例，了解如何节省时间和精力。

琥珀不仅适用于恐龙电影

颜色是许多光学系统的重要考虑因素。对于通常为琥珀色或黄色的机动车辆转向信号灯/方向指示灯，透射到远场光分布中的光的颜色受到严格管制。此外，灯的亮起和不亮的外观通常会影响整个车辆的感知效果。您可以从您最喜欢的供应商那里获得彩色塑料样品，但是不同厚度的塑料（或您的灯）会是什么样子？您会通过欧洲经济委员会 （ECE） 和美国联邦机动车辆安全标准 （FMVSS） 的颜色测试吗？智能启动库可以提供帮助。

在 SmartStart 图书馆不断增长的彩色塑料库中，我们有十几种来自科思创、罗姆和 SABIC 的黄色和琥珀色。下图显示了 3000K 黑体散热器（想想白炽灯泡）的光在库中通过不同厚度的两种不同琥珀色塑料后的色度，并绘制了 ECE 法规 48 琥珀色框。

ECE 法规 48 琥珀色盒，具有通过两个不同厚度的琥珀色塑料透射的光的色度

如您所见，塑料、源光谱和材料厚度的组合对于确保您的转向信号灯合法至关重要。对于标有“琥珀色 A”的塑料，如果您使用的是薄量的塑料（小于约 1.75 毫米），则可能会超出彩盒的绿色边界。对于“琥珀色B”，如果光线穿过超过4毫米的塑料，它将太红。SmartStart 库允许您尝试材料和来源的各种组合，并确定哪些在您的设计中可行。

“化解”局势

您是否需要隐藏光源，或者只是想要在设计中呈现乳白色光滑的照明外观？漫反射塑料是可用于实现其中任何一个的工具。对于漫反射塑料，将散射剂添加到塑料中，并且通过材料的任何光都被“均质化”。许多塑料供应商提供具有不同浓度散射剂的漫反射塑料，因此您可以根据需要的散射量进行选择。

选择和建模漫反射塑料很困难。这是智能启动库的主要优势之一。我们拥有测量漫反射塑料的专有流程，可以生成非常精确的模型，可以应用于任何形状的任何设计。在撰写本文时，该库包含来自科思创、MOCOM、罗姆和沙特基础工业公司等供应商的近 100 种漫反射塑料，采用白色、灰色、黑色和红色塑料。从下面的渲染图中可以看出，LightTools、LucidShape 和 LucidShape CAA 都可以利用这些数据集来模拟任何厚度和任何形状的塑料外观。

粗糙、坚韧且难以虚张声势

不能使用漫反射塑料，但仍需要平滑光分布？也许为您的设计添加表面粗糙度适合您！在 SmartStart 库中，我们称之为模具纹理，因为您正在向用于制造注塑成型零件的模具添加粗糙度（或纹理）。在非光学塑料零件中，添加模具纹理对于外观来说是很常见的——如果您的仪表板没有在塑料中模制皮革纹理，它会一样好吗？

使用光学设计时，仍然可以使用模具纹理，但要小心。例如，您可以在金属化之前将模具纹理应用于反射器。在这种情况下，您可以直接测量金属化后纹理的双向反射率分布函数（BRDF），并将其用于模型中。SmartStart 库包含来自 Mold-Tech 和 Tenibac 等供应商的近 100 种反光模具纹理，这些纹理由黑色塑料模制而成，然后由 Vergason Technology Inc. 用室内面漆镀铝。

想要对折射表面进行纹理化？这可能很棘手。您需要确保全双向散射分布函数（BSDF）是正确的，与光的传播方式无关。您还应该确保折射对于您使用的塑料类型是正确的。同样，SmartStart 库为您提供了来自 Mold-Tech、Tenibac 和 VDI 75 的 3400 个折射模具纹理数据集。

不要偏离道路

前面的示例描述了如何向光学设计添加额外的散射。现在让我们考虑如何减少系统中散射光或杂散光的数量。

我喜欢看“理想”的光学设计，其中一切都很漂亮，效果很好。看2D镜头图就像看乌托邦的一小片。光线从左到右准确地到达您想要的地方。当您修改设计以允许构建它时，事情会变得复杂。镜片被镀膜，挡板被设计出来——杂散光分析师会发现问题。

杂散光或散射光的一种缓解技术是吸收它。如果你的系统机制是闪亮的——即使你用挡板挡住了杂散光——那么光线最终很可能最终会落到你不想要的地方。进入阳极氧化机和超黑涂层供应商，如Acktar和Surrey NanoSystems。如果您需要光线消失，智能启动库可以提供帮助。该库包含当今市场上可以找到的十几种最深的涂层，以及更常见的黑色阳极氧化铝涂层。将其中任何一种应用于镜筒或望远镜挡板，并确信您的光学仿真将为您提供系统中杂散光控制情况的准确图像。

审核编辑：郭婷