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本文展示了供應商和OEM如何交換加密光學模型（也稱為黑匣子模型），從Ansys Zemax OpticStudio中的光學元件設計到Ansys Speos中的系統(tǒng)分析。

概述

在供應商和OEM之間，有兩種類型的黑盒模型可以從Ansys Zemax OpticStudio轉移到Ansys Speos：第一種是用于相機傳感器仿真的光學降階模型，這種方法不轉移光學系統(tǒng)本身，而是使用降階模型，這個模型考慮了光通過光學系統(tǒng)的主要路徑。第二種方法是使用optical design exchange（ODX）適用于所有應用（相機，HUD…）光學設計的交換，這種方法傳輸全光學系統(tǒng)及其光學特性，這個模型考慮了通過系統(tǒng)的所有光路。

1.光學降階模型

光學降階模ROM有助于快速而準確的相機模擬。通過再現(xiàn)關鍵的真實相機鏡頭屬性，在不損害鏡頭制造商知識產權的前提下，根據(jù)傳感器前捕獲的輻照度生成光度結果。在Ansys Zemax OpticStudio中可以使用“Export Reduced Order Model to Speos”功能，并生成加密的*.OPTDistortion文件。這種包含鏡頭系統(tǒng)的ROM，用于Ansys Speos中的相機定義。

在本文中，重點介紹如何從Ansys Zemax OpticStudio導出和導入加密的光學全模型或光機械全模型到Ansys Speos。

為了交換黑盒全模型，供應商需要：

1.將光學設計從Zemax OpticStudio導出為*. odx文件。

2.在Speos端通過ODX功能導入 *. Odx文件。

3.在Speos端使用light box export功能導出一個SPEOSLightBox文件，該文件包含了光學系統(tǒng)*.odx文件和機械組件（如果在導出light box過程中添加）。

為了使用Speos生成的lightbox黑盒模型，OEM需要：

1.使用LightBox Import功能，將*.SPEOSLightBox文件導入Ansys Speos。

2.系統(tǒng)級性能分析，此時注意，如果供應商在導出lightbox時激活了blackbox選項，則OEM無法訪問lightbox中包含的幾何形狀（3D視圖中僅顯示一個邊界框），并且無法在系統(tǒng)內顯示光線路徑，以避免逆向工程。

這種方式使得供應商的知識產權得到了保護，而OEM仍然可以使用該系統(tǒng)產生準確的系統(tǒng)仿真分析結果。

軟件版本

Ansys Speos 2024R2及以上版本

Ansys Zemax OpticStudio 2024R2及以上版本

供應商端操作流程

1.從Zemax OpticStudio導出光學設計到Speos（供應商）

這部分的目的是生成*.Odx文件，其中包含系統(tǒng)的幾何形狀及其位置和方向，成像儀的位置和方向，光學系統(tǒng)中使用的材料和涂層。該文件將被導入到Ansys Speos中。

· 打開Zemax OpticStudio設計的光學系統(tǒng)

· 文件File>Export Optical Design to Speos

· 保存具有自定義路徑和名稱的*.Odx文件。將出現(xiàn)一個彈出窗口，顯示導出成功

2.在Speos中導入Optical Design Exchange并生成Light box Export黑盒（供應商）

這部分的目的是生成*.SPEOSLightBox文件，其中包含來自Zemax OpticStudio的光學元件和來自Speos的機械部件。激活lightbox模式后，光學設計被加密。

· ODX 數(shù)據(jù)，在Speos light simulation>components>optical Design Exchange。

· 保持默認軸系，選擇瀏覽*.odx文件，Zemax OpticStudio生成的光組件文件。

· 右鍵單擊Speos樹中的“Optical Design Exchange.1”，打開選項并按如下方式修改網格參數(shù)。

· 幾何圖形是在Speos和Structure樹中創(chuàng)建，在Speos樹創(chuàng)建傳感器及其相關坐標系。

· 通過雙擊Speos樹中的特定鏡頭，可以看到與該鏡頭相關的參數(shù)和光學屬性。

· 點擊Simulation>Components>Light Box>“Export Speos Light Box” ，保持默認的軸系（當然也可以選擇其他軸系），激活幾何選擇工具。

· 在結構樹中選擇以下機械幾何形狀或者是選擇Speos樹中的ODX，選擇black box 為Ture，這樣OEM端使用時，只能看到邊框顯示。若不選擇black box，則OEM端使用時，能夠看到透鏡形狀邊框。

· 計算，*.SPEOSLightBox文件在項目的輸出文件的文件夾中自動生成。

OEM端操作流程

這一部分的目的是OEM端如何導入Speos中的*.SPEOSLightBox文件

· 點擊Simulation>Components>Light Box>“Import Speos Light Box，保持默認軸系，瀏覽之前生成的*.speoslightbox文件，位于輸出文件文件夾中。

注意：如果供應商端激活了blackbox，則OEM端導入時只顯示邊界框，以隱藏3D視圖中的幾何圖形。如果供應商端沒有激活blackbox功能，則OEM端導入Speos 時，可以選擇bounding box 或者是 faces，以顯示不用的3D視圖。下圖展示激活blackbox（隱藏幾何圖形）和未激活blackbox（可訪問幾何圖形）的speoslightbox導入之間的區(qū)別。

OEM端系統(tǒng)級分析

使用黑盒光學設計可以執(zhí)行系統(tǒng)級分析，選擇inverse simulation，在geometry中選擇導入的Import Speos Light Box ，選擇相應的探測器和光源后，運算仿真，可以激活light expert功能，來分析光學設計之外的光路，但光學設計內部的光線將被隱藏，以避免逆向工程。

結論

現(xiàn)在，供應商可以將光學系統(tǒng)從Zemax OpticStudio導出到Speos，并將其轉換為加密的Speos黑盒文件。然后，OEM可以導入生成的文件，并使用它來執(zhí)行系統(tǒng)級分析。加密黑盒文件的優(yōu)點是在保持光學模擬精度的同時，隱藏了光盒內部的光學系統(tǒng)和光線路徑，從而保護了知識產權。