本文原刊登于 Ansys.com：《Small Teams, Big Impact: How Zemax OpticStudio Software Helps Engineers Do More With Less》
作者：Emily Gerken | 新思科技旗下Ansys资深媒体关系专员
编辑整理：袁逸凡 | Ansys 高级应用工程师
从智能手机摄像头到汽车照明，再到尖端医疗器械，光学系统在当今快速变化的产品研发世界中无处不在。然而，许多企业仍面临着相同的挑战：光学设计要求日趋复杂，同时还要承受比以往更大的压力——在更短时间内、以更少资源完成交付。
对于小型工程团队而言，这种压力可能难以承受。高性能光学元件的设计不仅关乎创造力，还需要精准、深入的技术洞察，以及在不牺牲质量的情况下进行快速迭代的能力。然而，基于手动计算或试错法的传统工作流程已无法满足上述需求。
这正是 Ansys Zemax OpticStudio光学系统设计和分析软件的用武之地，其可以助力小型团队实现更强的设计能力。
为什么光学设计变得越来越困难——尤其是对于小型团队而言
由于光学系统变得更加复杂，传统方法开始难以为继。
l 手动设计方法十分缓慢，难以探索多个概念。
l 基本光学工具缺乏复杂现代系统所需的先进仿真能力。
l 物理原型成本高昂且极为耗时。
l 外包核心光学工作，可能会造成沟通障碍并延缓产品迭代。
小型团队对这些挑战的感受最为深刻。他们需要快速创新——通常还需兼顾其他工程职责，但并不是总能获得充足的预算、专业人才或更充分的研发时间。
OpticStudio软件可以提供帮助，使小型团队能够使用此前大型光学设计部门才能获得的高级仿真、优化和协作工具。
左侧是Ansys Zemax OpticStudio光学系统设计和分析软件中的复合表面公差仿真。右侧是Ansys光学软件中的微型物镜设计。
现代光学设计方法
OpticStudio软件可将整个光学设计工作流程整合到统一的集成环境中。工程师无需在电子表格、计算机辅助设计（CAD）工具和物理测试之间来回切换，而是可以在硬件被制造出来并进入实验室之前，就对光学系统进行虚拟建模、仿真、优化和验证。
下列优势，说明了为什么这些能力至关重要：
1.使用综合仿真提高设计置信度
OpticStudio软件基于物理的仿真引擎，使工程师能够在真实条件下对透镜系统、杂散光行为、公差和性能进行建模。这意味着更少的原型打样，并减少研发后期的意外情况。
对于小型团队而言，减少试错不仅仅是为了便利，而是项目成功的关键。
2.自动优化功能助力加速迭代
过去采用手动调整需要耗费数天的工作，现在只需几分钟即可完成。OpticStudio软件的优化算法可自动探索设计方案，并找到性能优异的解决方案。因此，团队可以更快速、更精确地测试更多设计概念。
这种快速迭代可加速创新，同时确保设计的可制造性。
3.尽早发现错误
通过实时验证和公差分析，工程师可以在流程早期阶段发现潜在问题，而不是等到问题到达下游团队或制造合作伙伴时才发现。这样，就有助于消除成本高昂的重新设计并降低开发风险。
4.无缝协作
OpticStudio软件与其他工程工具的兼容性，以及基于云的工作流程，使团队能够轻松共享文件，审核设计，并跨区域、跨学科协作，以使项目持续顺利进行。
对于依靠跨职能协调的小型团队，这可以大幅提高生产力和沟通效率。
通过光学解决方案进行智能手机摄像头杂散光分析
企业实践，真实成效
各个行业的小型工程团队都在使用OpticStudio软件来实现重要目标：
l Nordson TEST & INSPECTION将公差工作流程加快了25%， 从而在不增加团队规模的情况下，加速产品上市进程。
l Meopta创建了统一的光学工作流程 ，以提高不同项目的一致性和生产力。
l UpNano将OpticStudio软件集成 到其3D透镜原型制作流程中，帮助客户更快地做出设计决策。
l Ferrari使用光学软件在虚拟环境中优化先进的前照灯系统，从而实现快速、低成本的创新。
l Optotune使用OpticStudio工具 精确测试液体透镜的性能要求，无需过多的原型设计，即可确保可靠性。
这些案例都印证了同一个结论：利用合适的工具，即使是较小型的光学设计团队，也可以克服资源限制，提供复杂且高性能的解决方案。
集成的光学仿真工作空间，将透镜设计、公差分析、性能分析和3D可视化相结合，以加速高精度光学系统的开发
显著的业务优势
投资现代光学设计软件，不仅能提高工程效率，而且还能在整个产品开发生命周期中带来切实的价值。通过虚拟原型设计和快速迭代，团队可以显著缩短开发周期，从而帮助产品更快地上市。这些简化的工作流程还能降低成本，因为减少了物理原型和返工，从而也减少了材料费用和人工费用。
与此同时，先进的仿真功能可确保光学设计始终满足甚至超越性能目标。设计质量的提升，进一步使企业能够交付更可靠、更高性能的产品。此外，现代工具还支持可扩展的创新，使团队能够在不增加人员的情况下处理更复杂的项目。
对于面临有限预算或巨大市场压力的企业，更短的交付时间、更低的成本和更高的性能相结合，可提供强大的竞争优势。
小团队也能实现大成果
尽管光学工程变得越来越复杂，但合适的工具可以让整个开发流程变得更易于管理。通过将仿真、优化、公差和可视化集成到统一的工作流程中，OpticStudio软件使小型团队能够：
l 加快迭代速度
l 实现更明知的设计决策
l 降低开发风险
l 满怀信心地交付高性能光学系统
即使没有庞大的团队，也能取得卓越成功，合适的技术才是关键所在。
