光導設計的案例
Ansys Speos | 如何利用Speos聯合optiSLang進行光導優化設計
在本例中，我們將使用 Speos 和 optiSLang 實現光導的設計優化，以實現汽車日行燈、內飾氛圍燈等的光導設計，并改善光導亮度的均勻性，以自動優化設計的方式實現更好的照明外觀。
概述
在汽車照明應用中，日行燈是一個獨特的照明標志。這些光導幾乎是一直照明狀態，因此光導的設計需要符合照明均勻性的標準和政府提出的規則。為了實現光導設計和優化，我們使用 Ansys Speos 光學部分設計創建光導，利用 Ansys optiSLang 驅動光導設計參數變化，進而找到最佳設計。
優化工作流
Speos 和optiSLang的數據傳輸
Speos和opitSLang的數據傳輸可以有三種方式：第一種是在Workbench中鏈接Speos和optiSLang進行數據傳輸優化，第二種是在optiSLang中鏈接workbench，workbench中含有Speos的數據，完成數據傳輸，第三種是直接使用scripts完成Speos和optiSLang的數據鏈接。
Speos 軟件中完成 light guide 完成初步光導設計，并進行光導的亮度和強度模擬與法規檢查。
在 Speos 的仿真模擬中，有幾項相關鍵的仿真重要參數設置：
Lightguide Meshing：精確的meshing對于光導設計來說是很重要的，使用Speos的用戶都知道meshing的重要性，如果不考慮meshing的參數設置，光導設計中的出光效果將會受到影響。通常會使用local meshing來設置特殊幾何體的meshing劃分。
展開 Ansys Speos結合optiSLang進行光導優化設計
汽車燈具設計是一門結合光學設計、機械設計、熱學設計和電學設計的綜合應用設計學科。對于外飾燈具，不僅要滿足其性能要求，符合法規，還要符合高標準的外觀要求；對于內飾燈具，光導設計的美觀和均勻性也非常重要，不僅要滿足整體照明和諧，還要符合高級、舒適的感知質量要求。
現如今光導在汽車前燈、尾燈、內飾氛圍燈上都扮演著舉足輕重的角色，而影響光導設計的主要參數有：外形幾何圖形（類型/輪廓）、棱鏡幾何形狀（開始和結束角度，棱鏡數量值、偏移量、寬度）、棱鏡銑削（底部、頂部）。其中，光導優化一般會基于兩個重要參數，即光導出光率以及外觀均勻性。而將Ansys Speos 和optiSLang相結合，可以實現光導優化設計。
Ansys Speos光學仿真軟件基于可視化產品三維模型，依據人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行場景仿真，進行結構與光學的集成管理，讓光學仿真工具集中在設計軟件界面，進而完美的將幾何數據與光學數據相結合。
optiSLang 是進行參數敏感性分析、多學科優化、穩健性、可靠性分析與設計優化的算法工具包。通過基于概率或者方差的穩健性分析能讓產品的可靠性極大提高的同時，也可以通過敏感性分析，精準的確定輸入變量對于輸出結果的影響系數的大小，進而優化設計。
7月16日，Ansys 系列網絡研討會將推出「Ansys Speos結合optiSLang的光導優化設計」主題。本次研討會主要介紹Ansys Speos結合optiSLang的光導優化設計，Speos參數化建模和optiSLang的自動優化幫助我們理解設計、確定重要參數、優化設計、提高設計魯棒性，讓我們的設計輕松、準確又高效。
展開 案例分享 | 采用optiSLang進行汽車按鍵光導設計的優化
要求汽車按鍵字符的點亮均勻性一直是供應商和主機廠關注的指標，為了實現高效率低成本的方案，往往采用光導的形式去實現。但這個光導屬于異形光導，也就是光導的幾何特征并不規則，這給設計師帶來了很大的挑戰。
傳統的光導設計，設計師會根據經驗不斷試錯，來找出最優解。該方法效率低，時間長，同時不能找到最優解。通過采用Ansys SPEOS和Ansys optiSLang結合的方案能很好的解決這個難題，借助Ansys SPEOS在光學設計和仿真領域強大的功能，可以輕松設計光導并定制變量和目標值，而借助Ansys optiSLang優異的算法能找出參數相關性和最優解。從而，將汽車按鍵字符設計的工作流大大簡化和流程化，提高了設計效率。本文將詳細通過具體案例來介紹聯合Ansys SPEOS和optiSLang來對汽車按鍵光導設計的優化過程。
展開 案例分享 | 采用optiSLang進行汽車按鍵光導設計的優化
要求汽車按鍵字符的點亮均勻性一直是供應商和主機廠關注的指標，為了實現高效率低成本的方案，往往采用光導的形式去實現。但這個光導屬于異形光導，也就是光導的幾何特征并不規則，這給設計師帶來了很大的挑戰。
傳統的光導設計，設計師會根據經驗不斷試錯，來找出最優解。該方法效率低，時間長，同時不能找到最優解。通過采用Ansys SPEOS和Ansys optiSLang結合的方案能很好的解決這個難題，借助Ansys SPEOS在光學設計和仿真領域強大的功能，可以輕松設計光導并定制變量和目標值，而借助Ansys optiSLang優異的算法能找出參數相關性和最優解。從而，將汽車按鍵字符設計的工作流大大簡化和流程化，提高了設計效率。本文將詳細通過具體案例來介紹聯合Ansys SPEOS和optiSLang來對汽車按鍵光導設計的優化過程。
展開 
案例分享 | 采用optiSLang進行汽車按鍵光導設計的優化
要求汽車按鍵字符的點亮均勻性一直是供應商和主機廠關注的指標，為了實現高效率低成本的方案，往往采用光導的形式去實現。但這個光導屬于異形光導，也就是光導的幾何特征并不規則，這給設計師帶來了很大的挑戰。
傳統的光導設計，設計師會根據經驗不斷試錯，來找出最優解。該方法效率低，時間長，同時不能找到最優解。通過采用Ansys SPEOS和Ansys optiSLang結合的方案能很好的解決這個難題，借助Ansys SPEOS在光學設計和仿真領域強大的功能，可以輕松設計光導并定制變量和目標值，而借助Ansys optiSLang優異的算法能找出參數相關性和最優解。從而，將汽車按鍵字符設計的工作流大大簡化和流程化，提高了設計效率。本文將詳細通過具體案例來介紹聯合Ansys SPEOS和optiSLang來對汽車按鍵光導設計的優化過程。
展開 Ansys Speos | 助力汽車按鍵開關設計與優化
有鑒于此，光學產品的設計與優化常常被視作復雜且困難的工作。現如今，Ansys Speos可以提供客戶眾多設計自由度，通過Ansys強大的Workbench平臺，輕松實現光學產品的優化迭代。
工作流程
在本案例中，我們介紹一個基于汽車按鍵開關的照明設計與優化工作流。
#1 初始模型
#2 光導設計
#3 光導優化
#4 結果評估
1.初始模型
以往，在沒有引入光學軟件的情況下，用戶會根據已有的工程經驗完成初始模型結構。
此時只需將CAD數據導入Ansys Speos，設定光源、材料、探測器，合適模擬算法后，就可以準確的描述光與物體的相互作用，分析其光學性能。本案例中字符是由4個區域組成，采用RMS Contrast評估均勻性時，需要利用測量工具定義4個輪廓，可知RMS Contrast (P9-P11)的數值并不理想。Ansys Speos的LXP分析功能可觀察系統的光路，了解光線折損細節，同時也可對材料進行更替后，得到最終的初始條件。更換材料模擬后，P9-P11數值相對平穩，但核心輪廓P12暗區較多。
2.光導設計
Ansys Speos Optical Part Design是一個專業的光學設計模塊，該模塊能實現非成像照明領域中幾乎所有的光學結構設計。
1) 光導設計——Lightguide設計模塊將初始導光結構進行再設計。
展開 Ansys Speos | 手把手教你畫光導
概述
目前，光導照明燈已廣泛應用于汽車照明領域，光導的主要難點是導光條上的微結構，通常是微棱鏡，如何設計導光條以符合規定，更重要的是要有良好的視覺亮度均勻性。光導利用光在導光結構中傳輸，設計棱鏡在特定方向提取光的比例，使得光導線條照明外觀顯示均勻，沒有棱鏡則不能提取光從光導面出射，光在光導內繼續傳播。當光線以大于臨界角的角度射入物體表面時，就會在光導結構內發生全反射。
θcrit=sin?1(n2/n1)
圖1 Speos在內飾仿真應用
光導設計是添加一個光導齒棱鏡來提取光線，棱鏡的作用是使入射角小于臨界角，因此光在光導內傳輸過程中，部分光線被提取了出來，實現光導表面出光，當然棱鏡的光學形狀一部分取決于光導的造型，另一部分取決于光導的照明法規。
現在利用Speos的Light Guide光導設計功能，我們將創建一個光導。
Light guide光導創建
1. 打開Ansys Speos；
2. 在設計選項卡中，點擊光導 ；
3. 在Guide Curve選項，選擇一根曲線作為導光體的導向；
4. 定義光導的外觀形狀，General-body選項中，選擇type設置光導導光結構，在Profile diameter設置直徑信息，例如：圓形 ，直徑設置6mm ；
5.在General-Prisms Orientation選項中，選擇棱鏡方向和光軸方向。光軸方向為光傳導的方向，出光方向是光線被棱鏡從導光體中提取出來的主要方向。
展開 Last Call | 2026 Ansys 光學技術研討會報名進行中
時間：3月26日（周四），9:00-17:30
地點：昆山
費用：499元/人（如您是Ansys客戶，請聯系Ansys客戶經理或官方合作伙伴）
立即報名
3 月 26 日，「2026 Ansys 光學技術研討會 – 汽車行業」即將在昆山舉辦，從產業視角出發，分享光學仿真在智能座艙、微納光學、車燈與整車光學系統設計中的應用，旨在幫助參會者更清晰地理解光學仿真如何貫通產品設計、研發驗證與系統集成。本次活動邀請了國內外光學仿真專家、汽車主機廠企業代表、車燈方案提供商等，圍繞汽車光學仿真與設計的最新應用實踐展開深入探討。
目前，活動已進入最后報名階段，Ansys 誠邀汽車行業相關企業、研發工程師及技術管理者參與本次光學技術研討會，與行業同仁共同探索汽車光學技術的更多可能。
主題：歡迎致辭
紀虹宇 | Ansys 區域銷售經理
主題：光導設計優化及魯棒性分析
韓凱 | 睿博光電技術中心高級研發經理
內容簡介：在汽車照明應用領域，光導照明應用廣泛，其設計需要兼顧照明均勻性和法規要求，在本例中，使用Ansys設計工具創建光導參數化設計，并利用優化工具驅動光導設計參數迭代優化，進而找到最佳設計并完成魯棒性分析驗證，旨在實現汽車日行燈、內飾氛圍燈等的光導設計，并改善光導亮度的均勻性，以自動優化設計的方式提升照明效果。
展開 VirtualLab Fusion：光導布局設計工具
為了幫助光學工程師設計這樣的系統，VirtualLab Fusion提供了幾個系統設計工具，將任務分解成一個受控的、循序漸進的過程。在這個用例中，我們演示了布局設計工具根據用戶的規格自動生成“Hololens 1”類型(線性光柵下的1D-1D孔徑擴張)系統的功能。
打開AR&VR布局設計計算器
? 布局設計工具（Layout Design tool）是Light Guide Toolbox Gold Edition中的一個特殊計算器。
? 它是在Start ribbon 主窗口的Light Guides部分初始化的。
展開 【VirtualLab 】光導布局設計工具
布局設計——設置參數
?視場范圍（FOV）
?輸入輸出耦合區域的位置和方向
?導厚度
?目瞳擴張(EPE)偏轉
布局設計——計算參數
光波導光學設置的自動生成
平面波源規范
掃描場源規格
元件和光柵區域的定位
光導參數
傳輸或反射的設計
光柵區域的參數
光柵區域的參數
偏轉角設置
探測器設置
參數相關性和貢獻概述
結果
文件信息
VirtualLab：光導布局設計工具
為了幫助光學工程師設計這樣的系統，VirtualLab Fusion提供了幾個系統設計工具，將任務分解成一個受控的、循序漸進的過程。在這個用例中，我們演示了布局設計工具根據用戶的規格自動生成“Hololens 1”類型(線性光柵下的1D-1D孔徑擴張)系統的功能。
打開AR&VR布局設計計算器
? 布局設計工具（Layout Design tool）是Light Guide Toolbox Gold Edition中的一個特殊計算器。
? 它是在Start ribbon 主窗口的Light Guides部分初始化的。
展開 
VirtualLab：如何建立一個真實光柵結構的光導
摘要
VirtualLab Fusion可以利用光導元件在AR&MR器件領域對復雜的光導配置進行建模。局部光柵區域(所謂的區域)可以定義在光導表面的耦合和擴瞳的目的。光柵對光場的影響可以嚴格建模，也可以用理想化的函數建模，這需要用戶手動輸入不同級次的效率值。在這個用例中，我們關注如何將之前設計的真正光柵結構導入光波導組件，并討論所有相關設置和查找表的預計算。
任務描述
系統化的光導的設計
對于每一個設計步驟，我們都推薦一個系統化的辦法來處理所要完成的任務。
光導布局設計
光柵專用操作系統中光柵的設計與分析
光導光學裝置中光導的設計與分析
耦合光柵的結構
耦合光柵的結構
EPE/耦出耦合光柵的結構
EPE/耦出耦合光柵的結構
將光柵導入光導組件
將光柵導入光導組件
FMM設置
查找表
提前計算查找表
文檔信息
展開 VirtualLab：如何建立一個真實光柵結構的光導
摘要
VirtualLab Fusion可以利用光導元件在AR&MR器件領域對復雜的光導配置進行建模。局部光柵區域(所謂的區域)可以定義在光導表面的耦合和擴瞳的目的。光柵對光場的影響可以嚴格建模，也可以用理想化的函數建模，這需要用戶手動輸入不同級次的效率值。在這個用例中，我們關注如何將之前設計的真正光柵結構導入光波導組件，并討論所有相關設置和查找表的預計算。
任務描述
系統化的光導的設計
對于每一個設計步驟，我們都推薦一個系統化的辦法來處理所要完成的任務。
光導布局設計
光柵專用操作系統中光柵的設計與分析
光導光學裝置中光導的設計與分析
耦合光柵的結構
耦合光柵的結構
EPE/耦出耦合光柵的結構
EPE/耦出耦合光柵的結構
將光柵導入光導組件
將光柵導入光導組件
FMM設置
查找表
提前計算查找表
文檔信息
展開 VirtualLab：基于光波導的AR和MR系統仿真 基于微軟的專利
增強和混合現實(AR & MR)系統的最常見設計都將光導設計與表面結合，包含用于耦入/出出瞳擴展的微米和納米結構區域(光柵)。
許多影響設備最終質量的復雜效應(例如，描述數字圖像的不同視場模式在眼動范圍中的均勻性有多好等關鍵方面)都源于物理光學:偏振(最初是光源的偏振，以及光在設備中傳播時偏振如何變化)、相干性、衍射等。
快速物理光學軟件VirtualLab Fusion憑借其光波導工具箱，為光學工程師提供了所有必要的工具來處理這類設備的建模和設計。為了演示它的能力，我們在這里展示了兩個不同的模擬示例。
基于微軟專利的蝴蝶出瞳擴展光波導
這個用例展示了一個所謂的“蝴蝶出瞳擴展”的光導系統，基于微軟的專利US9791703B1。
帶有光波導元件的HoloLens 1型布局建模
本用例演示了一個簡單的“HoloLens 1”型布局設備的建模，該布局具有光導組件，以32°?×?18°FoV引導光線。
展開 VirtualLab：用于AR/MR的光波導足跡分析
后者在用例“光導上的光柵分析和光柵參數的平滑調制”中有更詳細的解釋。
文件信息
延伸閱讀
-光導上的光柵分析和光柵參數的平滑調制
-光導的結構
-具有光導元件的“HoloLens 1”型布局的建模
-光導布局設計工具
-k域布局可視化
-具有1D-1D光瞳擴展器和真實光柵的光導模擬
