光學仿真的案例
光學仿真太有趣了！（內含案例）
wx_fmt=png" width="100%"> </p><p><span style="color: rgb(178, 178, 178);">圖片來源：https://www.rayteng.com.tw/product-speos-2/ansys-speos%e5%b9%b3%e9%9d%a2%e9%a1%af%e7%a4%ba%e5%99%a8moire%e6%a8%a1%e6%93%ac%e6%87%89%e7%94%a8</span></p><p><br></p><p>在Jabra的耳機/揚聲器產品上，也有用到光學仿真來優化導光柱的設計，以保證我們的光學效果，只有光線亮度合適又均勻，才能給用戶提供高級舒適的體驗。</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/tV8UzuX5TdAFuSUqg6icXRBCdn9zzficBI3rFLQLFqzJ1japiaJVA6mnLbB7iavBWWyZaemERhicAicHskicqmHVDtekg/640?wx_fmt=png" width="100%"> </p><p><br></p><p>上圖是前不久Jabra新上市的Speak2系列，可以看到有一圈均勻的燈帶，為了實現這樣的效果，在前期設計中，進行了大量的光學仿真——通過光學仿真對LED排布，不同顏色光能量調節，導光柱結構設計及材料屬性做了優化，使其亮度更均勻，光能效更高更節能。</p><p><strong>光學仿真軟件</strong></p><p><br></p><p>比較知名的光學仿真軟件有Ansys Speos, 以及同屬于Ansys光學大家族的Zemax, Lumerical。強是真的強，貴也是真的貴。當然，貴是你的問題，不是它們的問題（扎心了）。
展開 VirtualLabFusion多元化光學仿真平臺
VirtualLab Fusion多元化光學仿真平臺原理簡介
VirtualLab Fusion多元化光學仿真平臺是德國LightTrans公司以場追跡概念開發出來的一款多元化光學仿真平臺，其集成了從幾何光學到物理光學、從近似到嚴格的各種麥克斯韋方程求解器，如LPIA（局部平面界面近似）、LLGA（局部線性光柵近似）、RK-BPM（龍格庫塔光束傳輸方法）、TEA（薄元近似）、FMM/RCWA（傅里葉模態法/嚴格耦合波法）等，能夠對如幾何透鏡、自由曲面、衍射透鏡、全息元件、GRIN透鏡以及光柵和Meta-Grating等各類元件進行仿真和分析，以及如Geometric（幾何）、SPW（平面波譜）、Fresnel（菲涅爾）、Far Field（遠場）、Rayleigh Sommerfeld（瑞利索墨菲）等，能夠對各種自由空間傳輸進行計算。同時，VirtualLab Fusion還提供了三種傅里變換方法，包括FFT（快速傅里葉變換）、Semi-Analytical FT（半解析傅里葉變換）以及Pointwise FT（逐點傅里葉變換）。對于包含各類光學元件的整個復雜的光學系統，通過非序列追跡功能，將所需的求解器連接起來，并通過選擇合適的傅里葉變換方法，以在空間域或者空間頻率域進行光場傳輸計算，從而能夠在保證計算精度的情況下，更快的完成整個系統的仿真和分析，以實現多元化光學仿真。在整個仿真過程中，會考慮各種物理光學效應，如干涉、衍射、像差、偏振、相干以及矢量效應等。
展開 全新視角領略光學仿真—Ansys SPEOS 附ANSYS 2020r1 Tutorial下載
光學仿真是產品設計師應用的關鍵工具之一，能讓用戶在制作物理原型之前就通過數字環境體驗產品。這對汽車領域來說顯得尤為重要，因為光照及反射光會干擾駕駛員注意力，尤其是在夜間行駛的情況下。Ansys 光學仿真解決方案不僅能有效幫助用戶提高設計效率，還能對光線與材料的交互進行仿真，以便了解產品在真實條件下的展示效果。
汽車內飾材料會經光反射干擾駕駛員，設計師可以在光學仿真中使用3D紋理mapping來解決
Ansys SPEOS，作為Ansys光學仿真解決方案的旗艦產品，讓用戶以全新視角看待光學仿真，實現在多物理場環境中體驗用于光學系統優化和驗證的光學仿真，可預測系統的照明效果和光學性能，節省原型制作時間和成本，提高產品效率，輕松解決復雜的光學問題。在最新發布的Ansys 2020 R1版本中，工程師與設計師團隊可以在光學仿真中添加紋理mapping，從而更準確地預測汽車內飾材料在不同光照條件下的表現。
紋理Mapping功能支持逼真光學仿真
工程師與設計師團隊需要準確的紋理mapping工具來創建光學仿真，以掌握材料選擇在各種環境下的表現。
展開 VirtualLab Fusion：高速物理光學仿真概念簡介
第二代技術
? 2017-08-01
? 文件版本1.0
基于場追跡的高速物理光學仿真
在高速物理光學仿真中我們遵循如下策略：
1. 分解：光學系統會被分解成不同區域，每一個區域都會應用特定的麥克斯韋求解器求解
分解：區域拆分
專門用于光場追跡的麥克斯韋求解器
基于場追跡的高速物理光學仿真
在高速物理光學仿真中我們會遵循如下策略：
1. 分解：光學系統會被分解成不同區域，每一個區域都會應用特定的麥克斯韋求解器求解。
2. 交互作用：每一個區域的解會通過非序列場追跡相互聯系，在以整個系統中求解麥克斯韋方程組。
局部麥克斯韋求解器的交互關聯
基于場追跡的高速物理光學仿真
在高速物理光學仿真中我們會遵循如下策略：
1. 分解：光學系統會被分解成不同區域，每一個區域都會應用特定的麥克斯韋求解器求解。
2. 交互作用：每一個區域的解會通過非序列場光追跡相互聯系，并求解整個系統的麥克斯韋方程組。
3. 優先在k域中建模。
4. 通過新的傅里葉變換算法應盡可能減少光場采樣點數 N。
關于非序列光場追跡的參考文獻如下：
展開 
全新視角領略光學仿真—Ansys SPEOS
光學仿真是產品設計師應用的關鍵工具之一，能讓用戶在制作物理原型之前就通過數字環境體驗產品。這對汽車領域來說顯得尤為重要，因為光照及反射光會干擾駕駛員注意力，尤其是在夜間行駛的情況下。Ansys 光學仿真解決方案不僅能有效幫助用戶提高設計效率，還能對光線與材料的交互進行仿真，以便了解產品在真實條件下的展示效果。
汽車內飾材料會經光反射干擾駕駛員，設計師可以在光學仿真中使用3D紋理mapping來解決
Ansys SPEOS，作為Ansys光學仿真解決方案的旗艦產品，讓用戶以全新視角看待光學仿真，實現在多物理場環境中體驗用于光學系統優化和驗證的光學仿真，可預測系統的照明效果和光學性能，節省原型制作時間和成本，提高產品效率，輕松解決復雜的光學問題。在最新發布的Ansys 2020 R1版本中，工程師與設計師團隊可以在光學仿真中添加紋理mapping，從而更準確地預測汽車內飾材料在不同光照條件下的表現。
紋理Mapping功能支持逼真光學仿真
工程師與設計師團隊需要準確的紋理mapping工具來創建光學仿真，以掌握材料選擇在各種環境下的表現。
展開 電子后視鏡（CMS）和駕駛員監測系統(DMS)光學仿真解決方案
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技術鄰周報Q19：振動噪聲/ABAQUS/二次開發/CFD/光學/DIANA/供工藝仿真/Ansys...
Camera虛擬實驗室性能測試數字仿真
Ansys Metalens光學設計仿真工作流開課啦>>>
四點開講 | Ansys Speos光學設計工具OPD功能更新【課程優惠】免費課程+COMSOL光學與RF系列視頻
展開 AR/VR光學設計仿真解決方案【8月29日直播】
光學設計與仿真軟件是幫助實現上述XR顯示技術的必要工具。XR顯示技術從微觀結構和膜層設計到宏觀顯示效果的跨物理尺度的設計需求也為光學仿真軟件提出了更高的技術要求。
Ansys全鏈路光學設計與仿真工具可以幫助XR設備設計者實現從微光柵結構設計，膜層設計到宏觀的光學鏡組設計和光學環境仿真的一站式光學仿真解決方案，幫助用戶設計和分析包括基于衍射光柵的AR顯示設備birdbath類AR設備，基于Pancake鏡頭的VR顯示設備，和頭顯光學傳感器等多種XR光學技術設備，助力先進元宇宙顯示設備的開發。
基于此，8月29日，Ansys 2024 R1系列網絡研討會將推出「A/VR光學設計仿真解決方案」主題內容。歡迎感興趣的用戶免費報名參會。
時間：8月29日，16:00-17:00
講師簡介：
李宏宇 | Ansys 高級應用工程師
華中科技大學，光電信息工程專業，法國斯特拉斯堡大學光學工程博士。2021年加入Ansys中國。現負責 Ansys Speos技術支持和相關業務開發工作。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
技術鄰簡介:
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
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往期推薦:
工信部CAE應用工程師認證! 工科生迅速提升職場競爭力，打破職業瓶頸！
展開 12/3 基于GPU的高逼真汽車內飾光學仿真
Ansys SPEOS致力于眩光問題的處理和預測，為進一步優化設計奠定基礎，其人眼視覺光學仿真功能以三維數據為依據，可直接仿真出整車布置的人眼視覺效果，同時可以進行定量分析，減少樣件的制作次數，甚至不需制作樣件，前期節約的時間可以為后期開模提供更多的寶貴時間，同時，Ansys VRXPERIENCE HMI與SPEOS完美兼容，實現在虛擬現實中評估人機交互和感知質量、高端內飾的驗證、真實材料的感知、內飾造型的評估，以及沉浸式的光學效果體驗，從而減少物理樣機，更快的探索新概念。
此外，Ansys SPEOS支持GPU預覽，提前預覽模擬結果，減少錯誤產生，分析效率大大提升。本次網絡研討會，Ansys SPEOS應用工程師孫鴻燁將攜手NVIDIA Quadro 產品部門高級解決方案架構師宋毅明，為大家帶來『基于NVIDIA GPU的高逼真汽車內飾光學仿真』的精彩分享，進一步講解NVIDIA RTX最新GPU技術如何為Ansys SPEOS軟件提供支持，更快地獲得準確的仿真結果，以加速原型設計和產品設計。歡迎大家報名參會！
課程內容：
Ansys SPEOS GPU 預覽
Ansys SPEOS和VRX HMI整車內飾視覺人機功效解決方案
NVIDIA RTX最新產品介紹
RTX技術助力Ansys SPEOS光學仿真設計
講師簡介：
孫鴻燁
Ansys SPEOS應用工程師。2014年開始從事SPEOS光學技術工作至今，負責Ansys SPEOS光學仿真軟件，為客戶提供整車內飾光學仿真驗證以及汽車外部照明模擬分析等。多次參與汽車，航空人機工效分析項目，有豐富的設計仿真經驗。
宋毅明
NVIDIA Quadro 產品部門高級解決方案架構師。南京大學計算機軟件工程方向碩士畢業。
展開 Ansys直播推薦 | 基于GPU的高逼真汽車內飾光學仿真
Ansys SPEOS致力于眩光問題的處理和預測，為進一步優化設計奠定基礎，其人眼視覺光學仿真功能以三維數據為依據，可直接仿真出整車布置的人眼視覺效果，同時可以進行定量分析，減少樣件的制作次數，甚至不需制作樣件，前期節約的時間可以為后期開模提供更多的寶貴時間，同時，Ansys VRXPERIENCE HMI與SPEOS完美兼容，實現在虛擬現實中評估人機交互和感知質量、高端內飾的驗證、真實材料的感知、內飾造型的評估，以及沉浸式的光學效果體驗，從而減少物理樣機，更快的探索新概念。
此外，Ansys SPEOS支持GPU預覽，提前預覽模擬結果，減少錯誤產生，分析效率大大提升。本次網絡研討會，Ansys SPEOS應用工程師孫鴻燁將攜手NVIDIA Quadro 產品部門高級解決方案架構師宋毅明，為大家帶來『基于NVIDIA GPU的高逼真汽車內飾光學仿真』的精彩分享，進一步講解NVIDIA RTX最新GPU技術如何為Ansys SPEOS軟件提供支持，更快地獲得準確的仿真結果，以加速原型設計和產品設計。歡迎大家報名參會！
課程內容：
Ansys SPEOS GPU 預覽
Ansys SPEOS和VRX HMI整車內飾視覺人機功效解決方案
NVIDIA RTX最新產品介紹
RTX技術助力Ansys SPEOS光學仿真設計
時間：
2020/12/03 16:00~17:00
講師簡介：
孫鴻燁
Ansys SPEOS應用工程師。2014年開始從事SPEOS光學技術工作至今，負責Ansys SPEOS光學仿真軟件，為客戶提供整車內飾光學仿真驗證以及汽車外部照明模擬分析等。多次參與汽車，航空人機工效分析項目，有豐富的設計仿真經驗。
展開 混合現實仿真精度難保障？OAS 光學軟件精準解困
</p><p><strong>● 人眼模型與視覺感知仿真：</strong>為了更好地模擬用戶在MR環境中的視覺體驗，光學仿真需要結合人眼模型，考慮人眼的生理特性（如瞳孔大小、視網膜特性）和視覺感知規律，從而更準確地評估光學系統的性能。</p><p><strong>● 與真實環境的融合仿真：</strong>MR的特點在于虛擬與現實的交互。光學仿真不僅要考慮虛擬圖像的生成，還要考慮其在真實環境中如何被感知，例如虛擬物體在真實物體上的遮擋、陰影、反射等效果，這需要將光學仿真與三維場景渲染技術相結合。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify">綜上所述，混合現實技術的發展對光學設計和仿真提出了前所未有的挑戰和機遇。精確、高效的光學仿真工具是推動MR設備性能提升和普及的關鍵。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>3.OAS光學軟件在混合現實仿真方面的能力分析</strong></p><p class="ql-align-justify">武漢二元科技有限公司的OAS（Optical Advanced Software）是一款專業的非序列光學分析軟件，其功能特點與混合現實（Blended Reality）光學系統的仿真需求高度契合。以下將詳細分析OAS在MR仿真方面的能力：</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p>強大的序列與非序列光線追跡融合能力</p><p class="ql-align-justify">混合現實光學系統往往包含復雜的結構，如自由曲面、衍射光學元件（DOE）、光波導等，并且需要精確模擬光線在這些復雜結構中的傳播，以及雜散光對成像質量的影響。
展開 Ansys Speos 汽車照明太陽聚焦光學仿真分析，車燈設計方案講解（7月22日直播）
Ansys Speos 是 Ansys 公司推出的一款功能強大的光學仿真軟件。主要用于光學設計、環境與視覺模擬、成像仿真等領域。該工具可對汽車內外飾燈具等光學結構進行快速參數化設計和修改；可定性/定量進行燈具的配光分析、法律法規驗證、照度模擬分析等；能通過數字化建模為攝像頭、激光雷達傳感器等提供測試環境；還可進行HUD光路設計，優化反射鏡和組合器的光學形狀。
7月22日，Ansys官方研討會『Speos 汽車照明太陽聚焦光學仿真分析』對汽車照明太陽聚焦光學進行仿真分析，感興趣的下滑預約學習??
時間：7月22日（星期二），16：00-17：00
內容簡介：汽車車燈對于行車安全至關重要，隨著汽車頭燈模組的廣泛應用，使頭燈更具科技和美觀的同時，太陽光通過透鏡聚焦在裝飾件上的灼燒問題同樣不可忽視。當聚焦的太陽光溫度過高，輕則會影響頭燈裝飾件變形，重則會牽連整車電路，引發安全性問題。如何在設計前期，快速定位太陽聚焦問題，預判太陽光灼燒區域至關重要。Speos工具可以進行詳細的光學仿真預測，能夠在短時間內快速計算全天候陽光在燈具內部的聚焦情況，定位灼燒區域，輸出熱點能量，為產品設計提供優化方向，降低設計風險。
講師：
劉洋 | Ansys高級應用工程師
負責Ansys Speos光學仿真產品，為汽車客戶提供光學解決方案、咨詢和技術支持工作。在汽車照明設計、駕駛艙內飾人機工效分析、光學系統成像領域有豐富設計仿真經驗。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
展開 
Ansys AVxcelerate Headlamp光學仿真軟件
產品簡介
借助光學特性和基于物理的實時光學仿真，AVxcelerate Headlamp解決方案使光學工程師能夠在再現真實世界的虛擬環境中測試前照燈設計及其控制軟件。AVxcelerate Headlamp通過在設計階段早期驗證控制規律?為和測試潛在的邊緣場景，加速智能前照燈的開發。在虛擬駕駛環境中，通過實時光學仿真輕松評估創新和智能光束。提高您的最終產品質量，并大幅降低在開發過程后期發現問題的?險。
產品特點
Ansys AVxcelerate Headlamp擴展了智能照明測試，例如AFS、ADB、矩陣和像素光束以及控制規律模型，以評估IIHS評級。此外，它還可以執?早期駕駛員在環測試，提高最終產品質量，并大幅降低在開發過程后期發現問題的?險。實時光學仿真的獨特功能使前照燈設計師能夠進?虛擬夜間測試并評估前照燈性能，而無需進入測試軌道。
主要功能
前照燈仿真 2.駕駛場景 3.虛擬測量 4.智能照明系統 5.眩光評估 6.IHS虛擬評估
咨詢與訂購方式
聯系人：光研科技南京有限公司徐保平
手機號：15051861513
微信號：13627124798
展開 ANSYS SPEOS光學仿真指南
SPEOS是Ansys公司開發的專業用于光學設計、環境與視覺系統、成像應用的光學仿真軟件。
設計和優化系統
■ 打開虛擬模型中的燈光，直觀地探索 3D 光線的傳播。
■ 通過訪問 Ansys SpaceClaim Direct Modeler 加速設計流程。
■ 光學部件設計功能可實現自動設計光學表面、光導以及光學鏡頭。
■ 借助用于仿真和渲染功能的SPEOS實時預覽，您可以對產品進行交互設計。
■ 通過一次成功的仿真，可縮短迭代時間并加速決策進程。
驗證系統
■ 為了滿足您對性能的要求，SPEOS將強大的光分析功能與電磁光譜（從紫外到近紅外波長）的照明評估相結合。
■ SPEOS提供了基于人類視覺能力的高保真可視化功能。在虛擬現實中部署這些可視化功能，可以獲得身臨其境的視覺體驗。
■ SPEOS可助您輕松快捷地測試假設場景。您可以在擴展庫中選擇正確的參考模型，以提高產品的性能。SPEOS不僅符合國際規范和標準，還可以幫助您更進一步。
■ SPEOS燈箱將光學系統和其所有屬性及依賴關系都封裝在加密文件中，這樣既能支持您將您的工作與協作者共享，又能高度保障知識產權 (IP) 的安全。
■ 利用Ansys平臺連接Ansys SPEOS及其他旗艦類求解器，可進行實驗設計 (DOE)，設計優化和多物理場分析（例如光熱與光學機械）。
Ansys SPEOS特點
Ansys SPEOS是全球唯一的與主流CAD軟件平臺結合的光學模擬分析軟件, 也是全球唯一可依據人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行仿真的專業軟件。
Ansys SPEOS光學仿真軟件基于可視化產品三維模型，直接采用數字化樣機，使用虛擬環境仿真平臺進行視覺功效虛擬分析和人因環境評估。
展開 光學仿真干貨丨Lumerical納米線柵偏振器仿真應用
Ansys光學仿真相關產品推薦
ZEMAX
Ansys Zemax是一套綜合性的光學設計軟件，它提供先進的、且符合工業標準的分析、優化、公差分析功能，能夠快速準確的完成光學成像及照明設計。
SPEOS
Ansys SPEOS是Ansys公司開發功能強大的專業用于光學設計、環境與視覺模擬系統、成像應用的光學仿真軟件, 強大的解決方案提供完美的可視化光學系統，和直觀的人機交互平臺，其仿真技術已經廣泛用于航空, 航天, 軍工，汽車，軌道交通、通用照明等工業領域的研究機構和知名公司，是全球少有的可依據人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行的場景仿真的專業軟件。
Ansys SPEOS光學仿真軟件基于可視化產品三維模型，直接采用數字化樣機，使用虛擬環境仿真平臺，進行視覺功效虛擬分析和人因環境評估，在產品設計階段對的方案可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題，使光學設計以高效率、超同步、易優化的工作實現很優的產品解決方案。
Lumerical
Ansys Lumerical是一款專業的光學虛擬仿真軟件，能夠為光子設計師提供全面的高精度設計和分析工具，使得設計師能夠從容地面對光設復雜的問題，進而降低開發成本。
Ansys Lumerical可廣泛地應用于生物光子學，成像，照明，光伏等。其相應套件包括以下工具：FDTD、MODE、STACK、CHARGE/HEAT、DGTD/FEEM、MQW、INTERCONNECT和CMLC。
展開 光學 | 仿真技術推動可穿戴健康監測設備領域革新
效率：通過進行光傳播、光散射和光吸收仿真，工程師可優化光學傳感器的能效，從而可延長電池使用壽命。
準確度：使用先進的光線追跡和波動光學仿真，Ansys可確保可穿戴設備能夠在不同條件下提供精確可靠的測量結果。
熱管理：光學系統通常會產生熱量，而這會影響性能和用戶舒適度。Ansys的多物理場仿真功能可助力應對熱挑戰，確保實現最佳功能。
橋接可穿戴健康監控設備與AR/VR
可穿戴健康監測設備與AR/VR技術的融合，為醫療保健和健康領域帶來了突破性的發展潛力。想象一下以下情景：健身追蹤器不僅能監控您的重要器官，而且還能將個性化的鍛煉指導投射到AR眼鏡中；還有沉浸式康復計劃的VR應用，這些應用是針對可穿戴設備收集的實時生物識別數據而為您量身定制的。
Ansys光學產品在實現這些可能性的過程中發揮著關鍵作用。例如，AR/VR系統依靠鏡頭和反射鏡等傳統光學組件，以及全息光學單元（HOE）和超表面等組件來提供無縫視覺效果。Ansys仿真工具可幫助設計人員優化這些組件的清晰度、亮度和耐用性，從而確保卓越的用戶體驗。此外，與AR/VR系統集成的可穿戴健康監測設備還需要可靠的光學連接，而這可以通過Ansys光學產品精確的建模與驗證來實現。
推動消費類電子創新發展
隨著光學仿真技術的不斷進步，更廣泛消費電子市場也能從中受益匪淺。智能手表、健身手環和AR眼鏡等設備不再是獨立的電子設備，相反，它們是更大生態系統的互連組件，旨在提高便利性并助力用戶健康。
Ansys光學產品通過提供全面的仿真解決方案，助力消費類電子企業加速創新并縮短產品上市進程。
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