CN118981919A - 光学镜片的优化方法及光学镜头的仿真优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学镜片的优化方法及光学镜头的仿真优化方法，其中，通过将仿真光学镜片的至少一条仿真峰谷曲线与参考镜片的至少一条实测峰谷曲线对比，可以确定仿真光学镜片的面型是否满足设计要求，并验证模流仿真的对应性、准确性和合理性。通过将模流仿真与光学仿真相结合，可以评估仿真光学镜片的光学性能是否满足设计要求，能够指导光学镜片的结构设计以及注塑工艺的优化，该优化方法可以有效减少试模次数，提高产品的研发效率，缩短研发周期，降低研发费用，提升产品进入市场的竞争力。

Description

光学镜片的优化方法及光学镜头的仿真优化方法

技术领域

本发明大致涉及光学系统设计技术领域，尤其是一种光学镜片的优化方法及光学镜头的仿真优化方法。

背景技术

随着光学技术的不断发展，光学镜头在消费电子产品、医疗设备、汽车照明、安防监控等领域得到广泛应用。光学镜片是光学镜头的最重要组成部件，在生产高性能塑料光学镜片时，确保光学镜片的尺寸和性能是至关重要的。

在光学镜片的设计阶段，通常会采用模流分析来评估光学镜片的注塑成型。对于光学镜片而言，其面型误差直接决定了光学系统的性能优劣，需要严格控制在微米级别甚至纳米级别以内。然而，传统的模流分析方法主要关注的是注塑成型过程的流动行为，依靠模流分析只能通过模拟预估熔融塑料在模具内的填充、保压、冷却过程，识别潜在的短射、翘曲、气泡、冷料痕等缺陷，并不能直接评价镜片注塑成型后的面型误差，更不能体现注塑成型后的镜片光学性能是否达到要求。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术中的一个或多个缺陷，本发明提供一种光学镜片的优化方法，包括：

获取模流仿真模型，所述模流仿真模型包括光学镜片部、注塑流道部和浇口部；

根据第一注塑工艺参数和所述模流仿真模型进行模流仿真，以获取模流仿真结果，所述模流仿真结果包括仿真光学镜片的面型数据；

根据光学镜片的面型数据和所述仿真光学镜片的面型数据，确定所述仿真光学镜片的至少一条仿真峰谷曲线；

根据所述仿真光学镜片的至少一条仿真峰谷曲线和参考镜片的至少一条实测峰谷曲线，确定所述仿真光学镜片的面型精度是否满足设计要求，

若不满足设计要求，修改所述第一注塑工艺参数、所述模流仿真模型和/或所述光学镜片的结构；

若满足设计要求，根据所述仿真光学镜片的面型数据进行光学仿真，以获取第一光学性能数据；

根据所述光学镜片的预期光学性能数据，确定所述第一光学性能数据是否满足设计要求，

若不满足设计要求，修改所述第一注塑工艺参数、所述模流仿真模型和/或所述光学镜片的结构。

根据本发明的一个方面，所述获取模流仿真模型的步骤包括：

创建光学镜片、注塑流道和浇口的三维模型，其中，所述浇口分别连接所述光学镜片和所述注塑流道；

根据所述三维模型，创建模流仿真模型。

根据本发明的一个方面，所述获取模流仿真模型的步骤还包括：

沿两条分割线，对所述三维模型中的光学镜片的光学面进行分割，其中，所述分割线为所述光学面的中心线。

根据本发明的一个方面，一条分割线平行于所述三维模型中的浇口，另一条分割线垂直于所述三维模型中的浇口。

根据本发明的一个方面，所述光学镜片部和浇口部分别为三维实体单元网格模型，所述注塑流道部为柱体单元模型。

根据本发明的一个方面，所述第一注塑工艺参数包括注塑机台、材料温度、模具温度、注塑时间、速度与压力切换、保压压力与时间、冷却方式、冷却时间中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，所述仿真光学镜片的面型数据包括所述仿真光学镜片的光学面上的所有节点的坐标信息。

根据本发明的一个方面，所述参考镜片为采用第二注塑工艺参数注塑生产的镜片，所述第二注塑工艺参数与所述第一注塑工艺参数相同或相近。

根据本发明的一个方面，优化方法还包括：根据所述光学镜片的面型数据进行光学仿真，以获取所述预期光学性能数据，其中，所述光学镜片的面型数据包括所述光学镜片的光学面上的所有点位的坐标信息。

根据本发明的一个方面，所述第一光学性能数据和所述预期光学性能数据包括调制传递函数、场曲、离焦曲线、离焦曲线的峰值中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，确定所述仿真光学镜片的仿真峰谷曲线的步骤包括：

从所述光学镜片的面型数据中提取多个点位的坐标信息，其中，所述多个点位位于所述光学镜片的光学面的一条中心线上；

从所述仿真光学镜片的面型数据中提取所述多个节点的坐标信息，其中，所述多个节点与所述多个点位一一对应；

将点位的坐标信息与对应的节点的坐标信息作差，以获取坐标差值；

根据多个所述坐标差值，确定所述仿真峰谷曲线。

根据本发明的一个方面，修改第一注塑工艺参数的步骤包括：

修改材料温度、模具温度、速度与压力切换、保压压力与时间、冷却方式、注塑时间、冷却时间、注塑机台中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，修改模流仿真模型的步骤包括：

修改浇口部的形状和/或大小；和/或，

修改注塑流道部的形状和/或大小。

根据本发明的一个方面，修改所述光学镜片的结构的步骤包括：

修改所述光学镜片的结构面；和/或，

修改所述光学镜片的曲率半径、中心厚度和边缘厚度中的一种或多种。

本发明还提供一种光学镜头的仿真优化方法，所述光学镜头包括多个光学镜片，所述仿真优化方法包括：

以如上所述的优化方法优化至少一个光学镜片。

与现有技术相比，本发明的实施例提供了一种光学镜片的优化方法，通过将仿真光学镜片的至少一条仿真峰谷曲线与参考镜片的至少一条实测峰谷曲线对比，可以确定仿真光学镜片的面型是否满足设计要求，并验证模流仿真的对应性、准确性和合理性。通过将模流仿真与光学仿真相结合，可以评估仿真光学镜片的光学性能是否满足设计要求，能够指导光学镜片的结构设计以及注塑工艺的优化，该优化方法可以有效减少试模次数，提高产品的研发效率，缩短研发周期，降低研发费用，提升产品进入市场的竞争力。

本发明的实施例还提供了一种光学镜头的仿真优化方法，通过上述优化方法优化光学镜头的至少一个光学镜片，可以提高产品的研发效率，缩短研发周期，降低研发费用，提升产品进入市场的竞争力。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的光学镜片的优化方法的流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的三维模型的示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的另一个三维模型的示意图；

图4示出了图3中的A处的放大图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的模流仿真模型的示意图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的三维模型的光学镜片和浇口的双层面网格划分示意图；

图7示出了根据本发明的一个实施例的仿真光学镜片的网格化模型的示意图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的两条仿真峰谷曲线的示意图；

图9示出了根据本发明的一个实施例的两条实测峰谷曲线的示意图；

图10示出了根据本发明的一个实施例的仿真光学镜片的多条离焦曲线的示意图；

图11示出了根据本发明的一个实施例的光学镜片的多条离焦曲线的示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在光学镜片的设计初期，会先对光学镜片进行结构设计，初步确定光学镜片的结构与参数。此外，还会对光学镜片的生产工艺进行详细规划，在确定采用注塑工艺生产时，需要初步确定注塑工艺参数并设计配套的注塑模具。为了制造出符合设计标准的光学镜片，提高生产过程的稳定性和效率，通常还需要对初步确定的注塑工艺参数、注塑模具(尤其是浇口和注塑流道的结构)进行优化，在一些情况下甚至还需要对光学镜片的结构与参数进行优化。

图1示出了根据本发明的一个实施例的光学镜片的优化方法的流程图，如图1所示，优化方法包括以下步骤，下面分别对各步骤进行详细描述。

在步骤S110：获取模流仿真模型，其中，模流仿真模型包括光学镜片部、注塑流道部和浇口部。

在具体实施方式中，可以使用三维制图软件创建镜光学镜片、注塑流道和浇口的三维模型，其中，浇口连接光学镜片和注塑流道。在一些实施例中，光学透镜的注塑工艺可能会采用一种批量生产方案，即同时注塑成型多个光学透镜，以提高生产效率和降低成本，例如图2示出了根据本发明的一个实施例的三维模型的示意图，如图2所示，该三维模型包括注塑流道、多个光学镜片和多个浇口，其中，注塑流道设计有多条分流道(支路)，每个浇口都连接在对应的光学镜片与分流道之间。在一些批量注塑生产光学透镜的方案中，注塑流道会被设计为具有旋转对称性(如图2所示)，以利于材料(熔融塑料)的均匀分配，减少材料流动不均和潜在的内部应力，为减小后续模流仿真的计算量，对于这种方案(注塑流道设计为具有旋转对称性的方案)，可以仅创建一条注塑流道、一个光学镜片和一个浇口的三维模型(例如图3所示)，其中，注塑流道可以通过导出线表示，以进一步减少模流仿真的计算量。

图4示出了图3中的A处的放大图，如图4所示，可以对三维模型中的光学镜片的每个光学面进行分割处理，以为后续模流仿真模型的创建(网格化处理)建立基准。具体的，可以沿两条分割线，对三维模型中的光学镜片的光学面进行分割，其中，分割线为光学面的中心线。可选地，一条分割线平行于三维模型中的浇口，另一条分割线垂直于三维模型中的浇口，以便于后续步骤中计算仿真光学镜片的仿真峰谷曲线，减少计算过程中对数据的处理量，同时也可以保证数据的准确性。

可以将上述的三维模型导入模流仿真软件，利用模流仿真软件将三维模型转化为模流仿真模型。例如图5示出了根据本发明的一个实施例的模流仿真模型的示意图，其中，光学镜片部和浇口部分别可以是三维实体单元网格模型，注塑流道部可以是柱体单元模型。具体的，对于三维模型中的光学镜片和浇口，可以先进行双层面网格划分，在检查网格满足要求后(满足要求的网格以光学面上的分割线为基础建立，部分网格节点在分割线上有序分布，例如图6所示)，可以将光学镜片和浇口转化为三维实体单元网格模型。对于三维模型中的注塑流道(导出线)可以设置为柱体单元。此外，还可以根据初步设计的注塑模具，对模流仿真模型的各部分赋予相应的属性，例如：对光学镜片部赋予实际开模(注塑模具)穴数的次数，对注塑流道部赋予为冷流道，对注塑流道部的各部分赋予相应的次数(与初步设计的注塑模具相对应)。

在步骤S120：根据第一注塑工艺参数和模流仿真模型进行模流仿真，以获取模流仿真结果。

第一注塑工艺参数可以包括注塑机台、材料温度、模具温度、注塑时间、速度与压力切换、保压压力与时间、冷却方式、冷却时间中的一个或多个。其中，速度与压力切换是指从注塑机台的注塑速度控制切换为压力控制的控制点，该控制点又称为保压切换控制点、V/P转换点。

在具体实施方式中，可以将第一注塑工艺参数和模流仿真模型输入模流仿真软件进行模流仿真，由模流仿真软件输出模流仿真结果。模流仿真结果包括仿真光学镜片的面型数据，其中，仿真光学镜片为以第一注塑工艺参数和模流仿真模型为基础进行模流仿真所生成的虚拟镜片，仿真光学镜片为网格化模型(例如图7所示)。仿真光学镜片的面型数据包括仿真光学镜片的光学面上的所有节点的坐标信息，本领域技术人员容易理解，本发明中的“所有节点”是指仿真光学镜片的光学面上的所有网格节点，并非仿真光学镜片的光学面上的所有点。节点的数量与网格化精度相关，网格化精度越高，节点的数量越多，网格化精度越低，节点的数量越少。可选地，可以将仿真光学镜片的中心点作为原点，建立三维笛卡尔坐标系，以确定各点位的坐标信息。优选地，可以将仿真光学镜片的厚度方向作为三维笛卡尔坐标系的z轴。

在步骤S130：根据光学镜片的面型数据和仿真光学镜片的面型数据，确定仿真光学镜片的至少一条仿真峰谷曲线。

光学镜片的面型数据包括光学镜片的光学面上的所有点位的坐标信息。本领域技术人员容易理解，本发明中的“所有点位”是指光学镜片的光学面上的所有预设点位，并非光学镜片的光学面上的所有点。可选的，光学镜片的光学面上的点位与仿真光学镜片的光学面上的节点一一对应。可选地，可以将光学镜片的中心点作为原点，建立三维笛卡尔坐标系，以确定各点位的坐标信息。优选地，可以将光学镜片的厚度方向作为三维笛卡尔坐标系的z轴。可选地，可以从模流仿真模型中提取光学镜片的面型数据，以提高光学镜片的光学面上的点位与仿真光学镜片的光学面上的节点的对应性。在一些实施例中，光学镜片的面型数据可以作为模流仿真结果的一部分输出。

峰谷曲线(又名PV曲线)，常用于表征镜片表面与理想表面之间的偏差，在本发明中，仿真峰谷曲线可用于表征仿真光学镜片的光学面与光学镜片的光学面之间的偏差。

在具体实施方式中，可以从光学镜片的面型数据中提取多个点位的坐标信息，从仿真光学镜片的面型数据中提取多个节点的坐标信息，其中，多个点位均位于光学镜片的光学面的一条中心线上(例如位于前述的分割线上)，多个点位与多个节点一一对应。分别将每个点位的坐标信息与相对应的节点的坐标信息作差，可以获取多个坐标差值，根据多个坐标差值可以生成PV曲线。在一些实施例中，可以按照上述方式确定四条仿真光学镜片的仿真峰谷曲线，其中，两条仿真峰谷曲线分别对应于仿真光学镜片的一个光学面的两条分割线，另两条仿真峰谷曲线分别对应于仿真光学镜片的另一个光学面的两条分割线，例如图8示出了根据本发明的一个实施例的两条仿真峰谷曲线的示意图，其中，横轴为分割线上的位置坐标，纵轴为上述的坐标差值。

在步骤S140：根据仿真光学镜片的至少一条仿真峰谷曲线和参考镜片的至少一条实测峰谷曲线，确定仿真光学镜片的面型精度是否满足设计要求。

参考镜片可以是采用第二注塑工艺参数注塑生产的镜片，第二注塑工艺参数与第一注塑工艺参数相同或相近。具体的，第二注塑工艺参数与第一注塑工艺参数相近是指两者的注塑机台相同，材料温度、模具温度、速度与压力切换、保压压力与时间、冷却时间中有一个或多个参数的值不同，且相应参数的差值不超过20％(例如：第一注塑工艺参数与第二注塑工艺参数的材料温度、模具温度不同，两者的材料温度的差值不超过第一注塑工艺参数中的材料温度的20％，两者的模具温度的差值不超过第一注塑工艺参数中的模具温度的20％)。可选地，参考镜片的光学面的面型(凸面、凹面、平面等)与光学镜片的设计面型相同。可选地，参考镜片与光学镜片(仿真光学镜片)的大小基本相同。可选地，参考镜片的制作材料与光学镜片的制作材料相同。

参考镜片的实测峰谷曲线可以是采用光学轮廓测量仪实际测量参考镜片得出的。可选地，可采用光学轮廓测量仪沿参考镜片的一条中心线测量参考镜片的光学面，并据此计算参考镜片的一条实测峰谷曲线。例如图9示出了根据本发明的一个实施例的两条实测峰谷曲线的示意图，其中，横轴为中心线上的位置坐标，纵轴为误差值，误差值为参考镜片上的测量点的实际坐标与理想坐标之间的差值。

在具体实施方式中，可以确定仿真光学镜片的仿真峰谷曲线所对应的仿真峰谷值，具体的，仿真峰谷值为仿真峰谷曲线的纵坐标的最大值与最小值的差值。例如图8所示，仿真峰谷曲线R1X-Z的仿真峰谷值为0.79μm，仿真峰谷曲线R1Y-Z的仿真峰谷值为0.79μm。可以确定参考镜片的实测峰谷曲线所对应的实测峰谷值，具体的，实测峰谷值为实测峰谷曲线的纵坐标的最大值与最小值的差值。例如图9所示，实测峰谷曲线R2X-Z的实测峰谷值为0.72μm，实测峰谷曲线R2Y-Z的实测峰谷值为0.72μm。其中，可以比较仿真峰谷曲线的仿真峰谷值与相对应的实测峰谷曲线的实测峰谷值，若仿真峰谷值与实测峰谷值接近，则仿真光学镜片的面型精度满足设计要求，其中，仿真峰谷值与实测峰谷值的差值不超过仿真峰谷值的20％(在一些实施例中，也可以是5％、10％、15％、25％等，具体可根据实际情况确定)，则认为仿真峰谷值与实测峰谷值接近。

可以理解的是，判断仿真光学镜片的面型精度是否满足设计要求的主要目的在于验证第一注塑工艺参数和模流仿真模型的合理性。如果仿真光学镜片的面型精度满足设计要求，这表明按照第一注塑工艺参数能够生产出符合质量要求的光学镜片，因此，可以进入步骤S150进行后续评估。相反，如果仿真光学镜片的面型精度不满足设计要求，则进入步骤S170，进行必要的调整，以期望得到满足设计要求的仿真光学镜片。

此外，可以根据仿真光学镜片的仿真峰谷曲线和参考镜片的实测峰谷曲线，确定模流仿真与实际注塑的对应性。可以比较仿真峰谷曲线与实测峰谷曲线的线形以及仿真峰谷曲线的仿真峰谷值与实测峰谷曲线的实测峰谷值，若仿真峰谷曲线与实测峰谷曲线的线形相同(例如图8和图9所示，仿真峰谷曲线与实测峰谷曲线均为∩形)，仿真峰谷曲线的仿真峰谷值与实测峰谷曲线的实测峰谷值接近，则模流仿真与实际注塑的对应性良好，反之则对应性较差。

在步骤S150：根据仿真光学镜片的面型数据进行光学仿真，以获取第一光学性能数据。

在具体实施方式中，可以将仿真光学镜片的面型数据输入光学仿真软件进行光学仿真，进而获取仿真光学镜片的第一光学性能数据，第一光学性能数据可以包括调制传递函数、场曲、离焦曲线、离焦曲线的峰值中的一个或多个。可选地，可以通过光学仿真获取不同的视场范围下的仿真光学镜片的离焦曲线、调制传递函数和场曲，例如图10示出了根据本发明的一个实施例的仿真光学镜片的多条离焦曲线(第一光学性能数据)的示意图，其中，每条离焦曲线对应于一个特定的视场范围。可选地，在使用光学仿真软件进行光学仿真时，将仿真光学镜片设置在所属的光学系统中，其中，光学系统例如可以是由所述光学镜片以及一个或多个其它镜片组成的镜头。

在步骤S160：根据光学镜片的预期光学性能数据，确定第一光学性能数据是否满足设计要求。

光学镜片的预期光学性能数据可以包括调制传递函数、场曲、理焦曲线、理焦曲线的峰值中的一个或多个。在具体实施方式中，可以将光学镜片的面型数据输入光学仿真软件进行光学仿真，进而获取光学镜片的预期光学性能数据。预期光学性能数据与第一光学性能数据的参数种类保持一致，例如：预期光学性能数据和第一光学性能数据均包括调制传递函数，；又如：预期光学性能数据和第一光学性能数据均包括调制传递函数、场曲、离焦曲线和离焦曲线的峰值。可选地，可以通过光学仿真获取不同的视场范围下的光学镜片的离焦曲线、调制传递函数和场曲，例如图11示出了根据本发明的一个实施例的光学镜片的多条离焦曲线(第二光学性能数据)的示意图，其中，每条离焦曲线对应于一个特定的视场范围。

在具体实施方式中，可以比较仿真光学镜片的第一光学性能数据与光学镜片的预期光学性能数据，若第一光学性能数据与预期光学性能数据接近，则认为第一光学性能数据满足设计要求，否则认为第一光学性能数据不满足设计要求。

如图10和图11所示，若仿真光学镜片的离焦曲线相对于光学镜片的离焦曲线在X轴方向的偏移量在±5um之内(也可以是±3um、±4um、±6um、±8um或±10um之内，该值可以根据实际需求确定，本发明并不以此为限)，则认为仿真光学镜片的离焦曲线与光学镜片的离焦曲线接近。若仿真光学镜片的离焦曲线的峰值与光学镜片的离焦曲线的峰值相差不超过15％(例如：不超过光学镜片的离焦曲线的峰值的15％，在一些实施例中也可以是不超过光学镜片的离焦曲线的峰值的5％、10％或20％等)，则认为仿真光学镜片的离焦曲线的峰值与光学镜片的离焦曲线的峰值接近。

若仿真光学镜片的场曲相对于光学镜片的场曲的变化量在光学镜片的场曲的15％以内(也可以是5％、10％或20％之内，该值可以根据实际需求确定，本发明并不以此为限)，则认为仿真光学镜片的场曲与光学镜片的场曲接近。若仿真光学镜片的调制传递函数相对于光学镜片的调制传递函数的变化量在光学镜片的调制传递函数的15％以内(也可以是5％、10％或20％之内，该值可以根据实际需求确定，本发明并不以此为限)，则认为仿真光学镜片的调制传递函数与光学镜片的调制传递函数接近。表1示出了不同视场范围下的仿真光学镜片的场曲、调制传递函数和调制传递函数相对于光学镜片的场曲、调制传递函数和调制传递函数的变化量，其中，场曲的变化量由仿真光学透镜的场曲减去光学透镜的场曲所得，调制传递函数的变化量由仿真光学透镜的调制传递函数减去光学透镜的调制传递函数所得，调制传递函数的峰值的变化量由仿真光学透镜的调制传递函数的峰值减去光学透镜的调制传递函数的峰值所得。表中，S.def为水平方向的场曲的变化量，M.def为竖直方向的场曲的变化量，S-T为S.def与M.def的差，S.peak为水平方向的调制传递函数的峰值的变化量，M.peak为竖直方向的调制传递函数的峰值的变化量，S.MTF为水平方向的调制传递函数的变化量，T.MTF为竖直方向的调制传递函数的变化量。

表1

在具体实施方式中，若第一光学性能数据满足设计要求，则认为第一注塑工艺参数、模流仿真模型和光学镜片的结构是满足要求的，无需再进行优化。若第一光学性能数据不满足设计要求，则进入步骤S170。

在步骤S170：修改第一注塑工艺参数、模流仿真模型和/或光学镜片的结构。可选地，光学镜片的面型不满足设计要求时，优先修改第一注塑工艺参数，其中，可以修改材料温度、模具温度、速度与压力切换、保压压力与时间、冷却方式、注塑时间、冷却时间、注塑机台中的一个或多个。在具体实施方式中，可以通过多次执行优化方法，来不断优化第一注塑工艺参数。在多次优化第一注塑工艺参数后，若仍不能使仿真光学镜片的面型精度满足设计要求(或者仍不能使仿真光学镜片的定第一光学性能数据满足设计要求)，可以修改模流仿真模型，其中，可以修改浇口部的形状和/或大小，也可以修改注塑流道部的形状和/或大小。在具体实施方式中，可以通过多次执行优化方法，来不断优化模流仿真模型。在多次优化模流仿真模型后，若仍不能使仿真光学镜片的面型精度满足设计要求(或者仍不能使仿真光学镜片的定第一光学性能数据满足设计要求)，可以修改光学镜片的结构，其中，可以优先修改光学镜片的结构面，若仍不能使仿真光学镜片的面型精度满足设计要求(或者仍不能使仿真光学镜片的定第一光学性能数据满足设计要求)，可以修改光学镜片的曲率半径、中心厚度和边缘厚度中的一种或多种。上面描述了第一注塑工艺参数、模流仿真模型和光学镜片的结构按照预设的优先顺序进行修改的方案。在具体实施方式中，也可以任意选择第一注塑工艺参数、模流仿真模型和光学镜片结构中的一个或多个进行修改，本发明并不以此为限。

与现有技术相比，本发明的实施例提供了一种光学镜片的优化方法，通过将仿真光学镜片的仿真峰谷曲线与参考镜片的实测峰谷曲线对比，可以对光学镜片注塑成型后的实际面型进行精确预测，这极大地提升了设计阶段对最终产品形态的预见性，有助于减少因设计偏差导致的生产浪费。通过模流仿真与光学仿真相结合，使得在评估注塑工艺(第一注塑工艺参数)对光学镜片的影响时，不仅能管住到镜片翘曲变形，更关键的是能直接、定量的展现这些变形量对光学性能的影响。例如，可以清晰地看到调制传递函数、场曲等光学参数的具体变化情况。这种直观呈现有助于快速识别潜在的光学性能问题，为后续的工艺或结构优化提供明确的方向。基于精准的面型模拟和光学性能变化分析，为光学镜片生产工艺和结构设计的优化工作提供了强有力的数据支持，进而可以针对性地调整注塑工艺参数，或者重新设计光学镜片结构，以期在保证光学性能的前提下，提升生产效率、降低成本或实现特定的光学功能。这种基于数据驱动的优化方法，相较于传统的试错法，无疑更为高效、精准，有利于推动光学制造业的技术进步。

本发明还提供了一种光学镜头的仿真优化方法，光学镜头包括多个光学镜片。仿真优化方法包括以如上所述的优化方法优化至少一个光学镜片。可选地，以如上所述的优化方法优化每一个光学镜片。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种光学镜片的优化方法，包括：

获取模流仿真模型，所述模流仿真模型包括光学镜片部、注塑流道部和浇口部；

根据第一注塑工艺参数和所述模流仿真模型进行模流仿真，以获取模流仿真结果，所述模流仿真结果包括仿真光学镜片的面型数据；

根据光学镜片的面型数据和所述仿真光学镜片的面型数据，确定所述仿真光学镜片的至少一条仿真峰谷曲线；

根据所述仿真光学镜片的至少一条仿真峰谷曲线和参考镜片的至少一条实测峰谷曲线，确定所述仿真光学镜片的面型精度是否满足设计要求，

若不满足设计要求，修改所述第一注塑工艺参数、所述模流仿真模型和/或所述光学镜片的结构；

若满足设计要求，根据所述仿真光学镜片的面型数据进行光学仿真，以获取第一光学性能数据；

根据所述光学镜片的预期光学性能数据，确定所述第一光学性能数据是否满足设计要求，

若不满足设计要求，修改所述第一注塑工艺参数、所述模流仿真模型和/或所述光学镜片的结构。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其中，所述获取模流仿真模型的步骤包括：

创建光学镜片、注塑流道和浇口的三维模型，其中，所述浇口分别连接所述光学镜片和所述注塑流道；

根据所述三维模型，创建模流仿真模型。

3.根据权利要求2所述的优化方法，其中，所述获取模流仿真模型的步骤还包括：

沿两条分割线，对所述三维模型中的光学镜片的光学面进行分割，其中，所述分割线为所述光学面的中心线。

4.根据权利要求3所述的优化方法，其中，一条分割线平行于所述三维模型中的浇口，另一条分割线垂直于所述三维模型中的浇口。

5.根据权利要求1所述的优化方法，其中，所述光学镜片部和浇口部分别为三维实体单元网格模型，所述注塑流道部为柱体单元模型。

6.根据权利要求1所述的优化方法，其中，所述第一注塑工艺参数包括注塑机台、材料温度、模具温度、注塑时间、速度与压力切换、保压压力与时间、冷却方式、冷却时间中的一个或多个。

7.根据权利要求1所述的优化方法，其中，所述仿真光学镜片的面型数据包括所述仿真光学镜片的光学面上的所有节点的坐标信息。

8.根据权利要求1所述的优化方法，其中，所述参考镜片为采用第二注塑工艺参数注塑生产的镜片，所述第二注塑工艺参数与所述第一注塑工艺参数相同或相近。

9.根据权利要求1所述的优化方法，还包括：根据所述光学镜片的面型数据进行光学仿真，以获取所述预期光学性能数据，其中，所述光学镜片的面型数据包括所述光学镜片的光学面上的所有点位的坐标信息。

10.根据权利要求1所述的优化方法，其中，所述第一光学性能数据和所述预期光学性能数据包括调制传递函数、场曲、离焦曲线、离焦曲线的峰值中的一个或多个。

11.根据权利要求1所述的优化方法，其中，确定所述仿真光学镜片的仿真峰谷曲线的步骤包括：

从所述光学镜片的面型数据中提取多个点位的坐标信息，其中，所述多个点位位于所述光学镜片的光学面的一条中心线上；

从所述仿真光学镜片的面型数据中提取所述多个节点的坐标信息，其中，所述多个节点与所述多个点位一一对应；

将点位的坐标信息与对应的节点的坐标信息作差，以获取坐标差值；

根据多个所述坐标差值，确定所述仿真峰谷曲线。

12.根据权利要求1-11中任意一项所述的优化方法，其中，修改第一注塑工艺参数的步骤包括：

修改材料温度、模具温度、速度与压力切换、保压压力与时间、冷却方式、注塑时间、冷却时间、注塑机台中的一个或多个。

13.根据权利要求1-11中任意一项所述的优化方法，其中，修改模流仿真模型的步骤包括：

修改浇口部的形状和/或大小；和/或，

修改注塑流道部的形状和/或大小。

14.根据权利要求1-11中任意一项所述的优化方法，其中，修改所述光学镜片的结构的步骤包括：

修改所述光学镜片的结构面；和/或，

修改所述光学镜片的曲率半径、中心厚度和边缘厚度中的一种或多种。

15.一种光学镜头的仿真优化方法，所述光学镜头包括多个光学镜片，所述仿真优化方法包括：

以权利要求1-14中任意一项所述的优化方法优化至少一个光学镜片。