ANSYS SPEOS OPD模块讲解
ANSYS SPEOS OPD模块讲解 | Parabolic Surface & TIR Lens
刘琼
上海安世亚太
随着汽车灯具行业不断地更新换代，电子化、智能化和高颜值将逐渐成为新潮流。灯具照明设计在整车设计中占有着重要的席位。本文围绕ANSYS SPEOS Optical Part Design模块，介绍了Parabolic Surface与TIR透镜的设计流程。
11月，2022ALE以“人工智能与无人驾驶”为主题，在常州成功举办。
展会聚焦汽车灯具行业的新政策，产业方向，讨论了当前的最新技术与研发产品。汽车灯具未来也将随新政策向电子化、智能化和高颜值趋势发展。
外饰车灯除满足法规功能要求外，更倾向于匹配高颜值的整车造型设计；小灯除常规照明与提示功能外，个性化需求愈加明显，引领了一波新潮流。可见，灯具照明设计在整车设计中占有重要的席位。
ANSYS SPEOS Optical Part Design （后文用OPD替代）为汽车内外饰灯具设计带来了更多的可能性和创造性。
ANSYS SPEOS Optical Part Design
接下来，我们聊一聊ANSYS SPEOS Optical Part Design这个神奇的模块。OPD光学设计模块提供几何设计能力，利用模块可直接生成多种光学结构件，可通过参数化精准控制目标结果，并在设计过程中考虑制造工艺约束。
OPD设计模块主要分为基础模块和进阶模块。基础模块包含：Parabolic Surface（抛物面）、TIR Lens（TIR 透镜）、Projection Lens（投影透镜）；进阶模块包含：Optical Surface（光学面）、Poly Ellipsoidal Reflector（椭球反射面）、Freeform Lens（自由曲面透镜 ）、Optical Lens（光学透镜）、Light Guide（光导）等。
设计模块详情介绍
1、Parabolic Surface（抛物面）
这里抛物面是指从焦点发射的光线经过光学面反射后，在光轴方向准直。图为抛物面的原理图。
设计流程：
输入抛物面的位置信息，包含光源点、坐标方向（表示旋转轴方向）、方向（对曲面方向起到固定作用）；
输入抛物面的面形大小，最好略大于造型面，方便后续数据处理；
选择抛物面的创建模式。模块为工程师提供2种创建模式，分别为Focal and size和With passing point。前者需要输入焦距，即光源点到面底部的距离；后者需要选择需要经过的点，该点为生成面上的任意点。
在实际设计过程中，除了常用反光碗的设计外，抛物面设计通常隐藏在复杂光学件的某一小部分。下图为不同类型光源条件下，抛物面对光线反射情况。
2、TIR Lens（TIR 透镜）
TIR lens在汽车灯具光学设计中，经常被工程师使用到，但极少直接出现在造型外观视野，其主要起到聚光和匀光作用。TIR 透镜结构原理图如下所示：
设计流程：
确认创建模式，厚度或者输出半径值；
选择光源点；
选择辅助面，需要注意的是光源点可不在辅助面上；
输入内部半径，TIR底部内弧面的半径值；
输入深度，该数值表示辅助面与底部内弧面沿旋转轴的距离；
确认拔模角度；
输入支架厚度，表示TIR透镜底部支撑的厚度；
输入折射率值，表示透镜材料属性的折射率数值；
输入扩散数值，该数值表示透镜整体的最大扩散角。如果更改此参数，则会出现另外两个参数:传播行为和传播控制，其主要是为了微调TIR透镜出光的扩散分布，更好的调整光斑的均匀性问题。
TIR透镜可直接与花纹结构组合，也可经过结构处理组成厚壁光学件，应用于前大灯、日行灯、位置灯、转向灯，以及内饰小灯等。
上述是ANSYS SPEOS OPD的其中2个设计小模块，后续会持续更新OPD相关设计内容。
