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本示例描述了一種基于Ansys OpticStudio與Speos完成3片式LCD投影儀的設計與仿真方法。如圖所示，LCD顯示器需要外部提供光源照射，光源發出的白光經過積分棒，然后通過紅外、紫外濾光鏡，進入分色棱鏡后生成紅、綠、藍三束光。在合色棱鏡中合成彩色圖像后，最終通過投影光學系統將圖像放大投射到屏幕上。

Speos 2023R2 新功能集中在優化、交互設計、GPU的更新，Speos將提供嵌入界面的優化工具，簡化Speos和optiSLang的聯合優化，交互式實時預覽提供無限方案探索，Block Recording塊記錄更加整潔清晰，GPU對Rayfile光源的支持滿足客戶需求。 優化 在2023R2中有兩種可供選擇的方法來執行此類分析。

為了探究光柵對光傳播的影響，可以使用交互式模擬，使光線從光源通過光學系統的傳播可視化。 3.可以通過照度傳感器收集射線并分析均勻性，傳感器允許計算光的輻照度(W/m2)或照度(Lux)。通過模擬結果，可以在波導的輸出耦合區域探索來自520nm均勻顯示源的輻照度。模擬完成后，雙擊XMP打開輻照度圖，并檢查均勻性。

為了探究光柵對光傳播的影響，可以使用交互式模擬，使光線從光源通過光學系統的傳播可視化。 3.可以通過照度傳感器收集射線并分析均勻性，傳感器允許計算光的輻照度(W/m2)或照度(Lux)。通過模擬結果，可以在波導的輸出耦合區域探索來自520nm均勻顯示源的輻照度。模擬完成后，雙擊XMP打開輻照度圖，并檢查均勻性。

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圖1：AR HUD仿真全流程架構圖2.1 Ansys Zemax OpticStudio：投影鏡頭系統設計作為專業光學鏡頭設計工具，負責AR HUD投影光路核心設計： 設計三片式投影鏡頭模組，搭配雙膠合透鏡結構，有效校正色差與球差，保障全視場成像清晰度； 鎖定核心光學參數：系統視場角22°、總長106mm、光源與首透鏡間距45mm、入瞳直徑10mm； 支持通過Export

SPEOS Pro在3D視圖中顯示了一種交互式光線跟蹤，光線擊中探測器上的特定區域（XMP地圖中的一個表面）。射線可以作為CAD幾何圖形輸出，可對設計進行修改。 知識產權SPEOS light box可在商業伙伴之間共享光學系統的同時保護知識產權。SPEOS光箱將光學系統的所有幾何形狀及其所有性質和依賴關系封裝在一個黑匣子中。

在Speos中設置RGB光源之后，將手機顯示屏放置在環境場景中，并用人眼視覺仿真從不同的角度觀察顯示屏的顯示效果。Speos可以通過調整RGB的比例校準顯示器，以便進行逼真的模擬，將平均亮度調整為當前市場上手機的亮度設置975cd/m2，調整RGB獲取與白色光源D65相同的色度坐標。現視覺仿真設計結果，選取Lumerical的初始設計和通過optiSLang優化后帕累托延展面的優化點。

軟件內嵌眩光公式： 其中Lb是背景亮度、L指在觀察者眼睛方向的光源發光亮度、ω指眩光源相對于眼睛所張的立體角，p指眩光源偏離視線的程度。 核心優勢二 ANSYS SPEOS實時預覽是用 GPU預覽實時查看結果，減少前期設置錯誤的產生，提高分析效率。

或者是在sun type中選擇direction，在sun direction中選擇太陽光入射的方向，定義特定方向的太陽光入射位置，模擬屏幕的直射眩光，可以選擇交互式仿真中得到的實體光線作為sun的方向（關于這部分的內容感興趣的小伙伴可以參考之前的發文）；4. with sky 選擇ture，則人眼視覺中的仿真結果會出現藍天和黑色地面。

包括但不限于紅外成像鏡頭，在 Ansys Speos中可以實現對人眼追蹤相機和面部捕捉相機的系統級仿真，實現方法與思路類似于上文提到的 6 DOF 環境仿真例子。用戶可以方便地向 Speos 導入需要仿真的人物模型和眼球模型，并附加相應的光學屬性和紋理。Ansys Speos 支持多種業界常用的光源文件導入，可以便捷且準確地實現對于紅外 LED 光源的仿真。

借助Ansys Speos光學系統設計軟件，您可以觀察并探索光在三維空間中的傳播。這個功能與Speos的交互式設計功能相結合，可為光學表面、光導和光學透鏡提供正確的首次仿真結果，并通過跨電磁頻譜的強大光分析和照明評估功能得到增強。

在Speos中驗證和可視化結果1.打開項目reflective_polarizer.scdocx，并檢查“reflective_polarizer”的材料定義設置。關于在Speos中使用LSWM插件的方法，也可參見參閱文末鏈接[1]。在提供的項目中，定義了三個準直面光源，其入射角分別為0°、30°和60°。2.加載腳本Speos validation.py。

-行業：所有 -Ansys產品工作流程：特定于Speos -目標受眾：光學工程師、光學驗證設計師 在設計中體驗光學設計 -交互式實時預覽：由于更新按鈕，可以在實時預覽期間觀察Speos對象定義的任何修改。

例如，在 Speos 2023R1 版本中，需要 python 3.9 或更高版本才能與 2023R1 的結果交互;在 Speos 2024R2 版本中，需要 python 3.10.12 或更高版本。使用前可以查看 Speos 版本用戶指南，以確認工作流程中需要哪個 Python 版本。

3 SPEOS參數管理 新版本對參數管理界面進行了完善，增加了OPD光學設計模塊中的參數調取、發布與優化功能。提高了軟件平臺能力，節省了工程師的設計時間。下圖為光導設計參數變量在Workbench平臺下的聯動。 4 預設管理 預設管理可以包含SPEOS對象的所有參數，比如光源，材料，探測器等等。

軟件內嵌眩光公式： 其中 Lb 是背景亮度、L指在觀察者眼睛方向的光源發光亮度、ω指眩光源相對于眼睛所張的立體角，p指眩光源偏離視線的程度。 核心優勢二 ANSYS SPEOS實時預覽是用 GPU預覽實時查看結果，減少前期設置錯誤的產生，提高分析效率。

SPEOS參數管理 新版本對參數管理界面進行了完善，增加了OPD光學設計模塊中的參數調取、發布與優化功能。提高了軟件平臺能力，節省了工程師的設計時間。下圖為光導設計參數變量在Workbench平臺下的聯動。 預設管理 預設管理可以包含SPEOS對象的所有參數，比如光源，材料，探測器等等。

更新Texture映射預覽，為texture的應用提供了易用性，并提高了多層材料的使用，虛擬照明動畫工具(測試版)通過為每個光源的功率比定義時間線并直接生成動畫視頻來幫助后期處理模擬結果，由Excel定義的光學表面/光學透鏡使用電子表格控制設計參數，提供更大的靈活性和效率，Speos 2023 R1發布標志著Speos GPU測試的結束，Speos GPU求解器現在正式發布。