眩光分析的案例
ANSYS SPEOS眩光分析 | 光不僅要亮，更要亮得有意義！
眩光模擬分析過程中，正式模擬前對搭建的模型進行提前預覽，這樣可提前了解模擬模型是否正確設置。比如光源的光色輸入是否符合要求，探測器的大小是否與模型相匹配等，也可預覽光環境的眩光效果，這樣可以縮短仿真分析時間，提高分析效率。
ANSYS SPEOS解決方案
1）汽車內部眩光分析
汽車行駛安全一直是我們重點關注的問題，對汽車內飾視覺環境下的眩光要求也越來越苛刻。駕駛員感受的眩光主要來源于：陽光直射、屏幕上的倒影、日間倒影、夜間倒影等。
ANSYS SPEOS可模擬汽車內部整體照明布局，分析前擋、側窗、內飾儀表燈光等可視范圍內的不舒適光環境，對整體駕艙環境進行浸入式可視化評估，通過更換飾件材料和調整照明燈具位置等方法消除或減弱眩光。
2）飛機內部眩光分析
飛行員在空中作業過程中，會受到外界環境光造成的直射眩光干擾，以及擋風玻璃產生的反射眩光干擾。在飛機駕駛艙內有很多照明燈具，包括控制面板模塊、顯示屏等主動發光器件，這些器件不合理的亮度和對比度都會對駕駛員造成干擾。
ANSYS SPEOS采用虛擬模型對飛機駕駛艙內部光環境進行模擬，還原眩光現象，對眩光形成的光路進行分析評估，優化照明燈具位置或調整控制面板中發光器件的發光強度，從而優化眩光現象。
3）軌道交通內部眩光分析
軌道交通高鐵、地鐵行駛速度特別快，因此，駕駛安全得到極大的重視。在駕駛艙設計中，影響駕駛視覺效果的因素都會進行考慮分析，比如駕駛室窗戶，控制面板，照明設備，以及駕駛員的操縱位置等。影響駕駛員安全駕駛的眩光類型主要包括直射眩光和反射眩光。
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ANSYS SPEOS采用虛擬模型對飛機駕駛艙內部光環境進行模擬，還原眩光現象，對眩光形成的光路進行分析評估，優化照明燈具位置或調整控制面板中發光器件的發光強度，從而優化眩光現象。
軌道交通內部眩光分析
軌道交通高鐵、地鐵行駛速度特別快，因此，駕駛安全得到極大的重視。在駕駛艙設計中，影響駕駛視覺效果的因素都會進行考慮分析，比如駕駛室窗戶，控制面板，照明設備，以及駕駛員的操縱位置等。影響駕駛員安全駕駛的眩光類型主要包括直射眩光和反射眩光。
ANSYS SPEOS通過對高鐵或地鐵列車內部環境進行光學模擬，配合環境光源進行眩光分析，了解其產生機理，在設計前期進行最大的設計改進規避眩光，優化光環境設計。
通用照明解決方案
在建筑設計中，經常會出現建筑與建筑之間，在某一個時間點出現反射眩光，除了可能會刺傷眼睛，更嚴重的情況就是聚光引起火災。雖然說，在建筑設計中無法完全規避眩光，但是我們可以采用光學仿真分析，有效并盡可能規避一些眩光現象。
ANSYS SPEOS可對建筑模型進行光環境模擬，設置不同入射角度的太陽光，并采用多角度探測器，對整體的環境進行模擬分析，還可以進行沉浸式視覺效果分析，最大程度找出眩光產生的位置，并優化相關設計方案。
結語
最近的一項研究表明，有三分之一的人類已經無法看到我們所在的星系——銀河系。為什么呢？數以百萬計的城市燈火每晚照亮著我們的城市，但這之中只有一部分光線被真正用來照亮街道或人行道——其余的光線則遺失并反射到地平線以上，照亮了夜空，造成了所謂光污染。
展開 SPEOS軟件在CMS系統中的可視化應用
白天
夜晚
座艙環境監控器可視化
SPEOS軟件針對CMS系統的監控器在座艙環境的安裝位置進行可視化分析，通過對模型結果位置的調整，尋找最佳的安裝位置，既不會干擾駕駛員觀察前方路況，也不會影響駕駛員快速直觀的觀察CMS 攝像頭端傳輸來的拍攝畫面。下圖為不同安裝位置的效果圖。
眩光分析
監控顯示屏在呈現拍攝畫面時，外界的太陽光會對顯示屏有眩光影響，使得駕駛員無法正確獲取攝像頭拍攝的車身外部信息。SPEOS軟件可以設置不同時間點的太陽光，并對座艙環境進行模擬分析，從而評估太陽光對監控顯示屏的影響。下圖分別模擬8點、12點、14點、16點，駕駛員視角下，太陽光對監控顯示屏的影響。
除此之外，還可以對眩光區域進行分析，SPEOS軟件對模擬結果可以進行后處理功能，并準確測量出眩光區域的面積大小及在整個監控顯示屏的占比。下下圖為某時間點，太陽光對監控顯示屏的眩光分析，從結果數據可以看出，監控器有效面積中眩光面積占比為3.26%。
總結
SPEOS軟件在CMS電子外后視鏡的應用還有很多，如雜散光分析、動態效果模擬、攝像頭多物理場耦合分析等等。SPEOS軟件在汽車內外飾、HUD、汽車人機工效、汽車照明系統等方面都有解決方案。結合Ansys Zemax的設計功能，可以在像素大燈，DLP大燈，投影燈等領域廣泛應用。
上海安世亞太 由甲
展開 Last Call | 2026 Ansys 光學技術研討會報名進行中
同時通過實際的案例，介紹如何通過逆向分析打樣產品的 ray file 進行產品的優化和改進設計。
主題：Speos 整車內飾眩光分析和C-ICAP測評仿真分享
王斌 | 東風汽車集團技術中心總師
內容簡介：越來越多的人在駕車過程中都遇到眩光問題，這引起了汽車廠商的極大關注。對于駕駛員而言：這種在擋風玻璃上或者后視鏡上所造成的影像，已經嚴重的影響了駕駛員對于路況的判斷力，這種削弱駕駛員判斷力無疑變成了安全隱患之一；對于汽車制造商而言：采用美觀的內飾材料，眩目的儀表盤，鍍鉻件的大量使用，提高了車內飾的品質；但是不能以犧牲安全因素為代價。本次演講主要介紹Speos在汽車整車內飾的眩光分析，以及標準驗證，AxF光學屬性定義助力逼真的內飾仿真效果。幫助用戶在設計前期預估潛在眩光風險，提高產品競爭力。
主題：Speos OPD 光學設計要點討論與案例分享
劉洋 | Ansys 高級應用工程師
內容簡介：Speos optical part design（簡稱OPD）用于汽車照明系統設計的幾何建模工具，參數化精準定義個各類光學結構，支持汽車照明的功能實現和性能優化。隨著Speos持續在新版本中更新迭代，OPD設計功能不斷豐富，以適應滿足更多客戶的多元化設計需求。本次分享將集中在Speos OPD的核心設計和操作方法，并以小案例設計作為參考說明和設計流程演示，幫助客戶快速了解和落地OPD設計應用。
展開 
ARtrix HUD 工具箱 2021.9 版本發布
ARtrix HUD工具箱2021.9版本正式發布，該版本是21版本的第三個重要更新，除主工具箱的更新外，新增兩個模塊，持續為車載抬頭顯示助力，ARtrix工具箱經過四年的持續迭代更新，已經形成了覆蓋光學設計（單PGU，雙PGU，旋轉式），自動化性能分析，雜光眩光分析，太陽倒灌分析，光機自動轉換，圖像視覺仿真，部件加工及裝配公差分析，楔形膜消重影設計，擴散膜配光耦合，TFT/DLP耦合，面型測量數據校準導入，CAD跨平臺自動校驗，擋風玻璃分析，整車級誤差分析（CCB支架等）的全光學解決方案。
新版本自動化，智能化功能進一步提升，新增：跨平臺CAD自動轉換校驗模塊及整車級誤差分析兩個模塊，進一步增強HUD光機裝調，量產化測試功能，與傳統光學軟件方案相比，全體系流程化的方案設計，可為廣大HUD光機研發人員節省數周甚至數月開發時間。
一．ARtrix HUD主工具箱更新：
1.數據參數自動檢測錄入
Setup菜單右側新增Auto Check按鈕，單擊該按鈕會自動對當前HUD設計文件進行參數檢測, 并將數據自動填寫到左側數據欄，自動完成數據錄入，節省設計人員的參數校驗及錄入時間，并減少出錯幾率。
展開 8月20日在線研討會預熱|SPEOS軟件介紹
OMS光學屬性測量設備測量效果
接下來我們來看看SPEOS在整車人機工效上的應用案例，這里有3個經典案例，分別是前擋風玻璃的眩光干擾分析，顯示屏內容的可讀可視性分析，以及車輛內部照明的早期可視化。
基于SPEOS，我們可以對前擋風玻璃的眩光效果進行可視化分析，并通過量化擋風玻璃上的眩光值來驗證其是否符合要求；對于顯示屏，SPEOS可以測量顯示屏內容的亮度與周圍環境的亮度，并通過法令法規的標準來驗證其是否滿足人眼可讀可視性要求；對于氛圍燈的設計，SPEOS可以還原出各個視角、各個燈光條件下的人眼觀察情況，在早期階段即可驗證氛圍燈的點亮效果。
SPEOS整車人機工效經典案例
而在外部燈具設計時，我們主要關注的是頭燈的點亮效果以及點亮時的能量分布。SPEOS可以通過強度探測器獲得頭燈點亮時的能量分布，并導入法令法規標準對其進行驗證，除了強度分布外，還可以加入路面的模型，來獲得一個更加真實的路面能量模擬情況和夜晚的人眼視覺情況。
SPEOS頭燈照明效果仿真與驗證
SPEOS還可以通過人眼視覺還原功能對信號燈的點亮效果進行驗證，包括信號燈點亮區域是否均勻，是否存在亮斑亮點等。
最后，讓我們來總結一下SPEOS的特點，與其他光學仿真工具相比，SPEOS具有四大優勢，與CAD平臺的結合使得SPEOS可以在光學設計，仿真，模擬，分析之間無縫銜接；基于OMS測量設備；軟件內嵌相應的法令法規標準，可以對仿真結果進行定性定量分析；以及人眼視覺模擬功能，使得SPEOS是可將模擬結果直接與實物作對比的光學分析軟件，也是通過CIE標準認證的光學分析軟件。
展開 Ansys Zemax | 量化眩光效應(Veiling Glare)
“眩光”是一個用于成像系統設計領域的術語。從技術上講，眩光是照射在成像系統的傳感器平面從而導致系統性能下降的雜散光。雖然準確地解釋這一現象需要執行一個完整的非序列分析，但許多光學成像系統只需要對前向散射效應進行初步觀察。本文展示了如何使用OpticStudio中內置的工具進行初步的眩光測量。此分析需要幾分鐘的時間來執行，并且可以在不進行完整的非序列分析的情況下得到有意義的結果。
簡介
光學系統中有許多潛在的雜散光源，而精準建模這些雜散光源是一個繁復的任務。對于高靈敏度的光學系統，盡可能多地建模這些雜散光現象將有助于準確地分析系統的性能。雜散光可以通過OpticStudio進行分析，在 另一篇知識庫文章 中進行了雜散光分析詳細步驟的介紹，但是分析眩光則需要預先進行設置。相反，普通光學成像系統只需要通過前向散射效應來分析眩光，如本文后半部分所示。
準備進行分析的鏡頭
我們要建立一個有保護平板的成像系統。保護平板的目的是保護敏感的鏡頭元件不受環境的影響。然而如下文所述，保護平板本身卻是雜散光的重要來源。
我們將應用大角度散射效應模型（部分朗伯 (Lambertian) 散射模型），所以我們將需要先將鏡頭轉換為非序列組件。這樣做的原因是OpticStudio在純序列模式下只允許小角度散射，如果我們沒有將鏡頭轉換為非序列組件，則會錯過一些非常有趣的效果。
注：如果我們只對小角度散射模型感興趣，我們可以跳過轉換為非序列模式的步驟，然后點擊表面屬性中的 散射 (Scattering) 選項，簡單地添加散射屬性。
我們將從OpticStudio提供的鏡頭開始本次模擬。
展開 ZEMAX | 量化眩光效應 (Veiling Glare)
“眩光”是一個用于成像系統設計領域的術語。從技術上講，眩光是照射在成像系統的傳感器平面從而導致系統性能下降的雜散光。雖然準確地解釋這一現象需要執行一個完整的非序列分析，但許多光學成像系統只需要對前向散射效應進行初步觀察。本文展示了如何使用OpticStudio中內置的工具進行初步的眩光測量。此分析需要幾分鐘的時間來執行，并且可以在不進行完整的非序列分析的情況下得到有意義的結果。
簡介
光學系統中有許多潛在的雜散光源，而精準建模這些雜散光源是一個繁復的任務。
對于高靈敏度的光學系統，盡可能多地建模這些雜散光現象將有助于準確地分析系統的性能。雜散光可以通過OpticStudio進行分析，在另一篇知識庫文章中進行了雜散光分析詳細步驟的介紹，但是分析眩光則需要預先進行設置。
相反，普通光學成像系統只需要通過前向散射效應來分析眩光，如本文后半部分所示。
準備進行分析的鏡頭
我們要建立一個有保護平板的成像系統。保護平板的目的是保護敏感的鏡頭元件不受環境的影響。然而如下文所述，保護平板本身卻是雜散光的重要來源。
我們將應用大角度散射效應模型（部分朗伯 (Lambertian) 散射模型），所以我們將需要先將鏡頭轉換為非序列組件。這樣做的原因是OpticStudio在純序列模式下只允許小角度散射，如果我們沒有將鏡頭轉換為非序列組件，則會錯過一些非常有趣的效果。
注：如果我們只對小角度散射模型感興趣，我們可以跳過轉換為非序列模式的步驟，然后點擊表面屬性中的 散射 (Scattering) 選項，簡單地添加散射屬性。
我們將從OpticStudio提供的鏡頭開始本次模擬。鏡頭文件的標題是 “Double Gauss 28 degree field.zmx”，它位于 {Zemax}\Samples\Sequential\Objectives 文件夾中。
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