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基于三維模型CAD數據，Ansys Speos進行人眼視覺分析和人因環境評估，在產品設計階段對方案可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題，實現最優的產品解決方案。基于此，7月18日，Ansys 系列網絡研討會將推出「Ansys 光學在手機背殼立體成像中的應用」主題。

Speos仿真結果深度分析與性能評估通過XMP Viewer、測量工具、光跡分析工具及人眼視覺實驗室，從成像缺陷、核心性能、環境適應性三大維度完成結果校驗。

圖3 外部燈具仿真模擬結果 圖4 氛圍燈人眼視覺模擬和諧性驗證- 車載成像系統虛擬驗證SPEOS可以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，快速直觀地將駕駛環境中攝像頭、激光雷達的成像結果模擬出來。

SPEOS中的HUD仿真功能可以仿真DLP經過光路投射到前擋風玻璃的成像效果，根據HUD和擋風玻璃光學屬性、構型、相對位置等考慮人眼視覺，分析重影等問題，驗證并優化光路中膜片對重影的改善效果。

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。

結束語 本示例采用一個相對簡單的光學結構，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。在成像與非成像設計的工作流中，充分發揮Ansys光學產品線的優勢，可以快速實現整體光學性能的評估。

當然在仿真過程中，Speos支持加入場景環境光，使得系統的環境信息和顯示信息全部疊加到用戶的視野上。另外在人眼視覺條件下，激活人眼視覺參數可以模擬人眼的空間適應性，調節人眼參數實現不同的人眼視覺結果，在可讀可視性分析中，可以分析場景環境下目標信息的可識別性。

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 Texture Mapping功能介紹及使用技巧 Ansys Speos是專業用于光學設計、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，是全球唯一可依據人眼視覺特征和物體真實物理屬性進行的現實場景仿真的專業軟件。高逼真的視覺仿真需要真實的物理光學屬性，以及真實的材料貼圖。

當然在仿真過程中，Speos支持加入場景環境光，使得系統的環境信息和顯示信息全部疊加到用戶的視野上。另外在人眼視覺條件下，激活人眼視覺參數可以模擬人眼的空間適應性，調節人眼參數實現不同的人眼視覺結果，在可讀可視性分析中，可以分析場景環境下目標信息的可識別性。

但要注意的是，任何增進NIR人眼追跡系統影像質量的改變，都將對顯示器系統的成像造成負面的影響。此時，改以TrueFreeForm面進行設計便成了一個更好的選項。如果用戶想在不犧牲顯示器成像質量的情況下改善人眼追跡系統，可以由S3 （即棱鏡最上方的面）的子孔徑優化著手。

■ 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。

使用到的產品Ansys Speos 2022 R2或更高版本，license為Enterprise版本能激活人眼視覺效果。

在本例中，我們介紹了一個仿真工作流程，用于在具有不同照明條件的特定環境中，從光學系統和CMOS成像器的組合中分析相機系統的圖像質量。此示例主要涵蓋整個工作流程中的Ansys Speos部分。該光學系統采用Ansys Zemax OpticStudio設計，并導出到Ansys Speos進行系統級分析。CMOS成像器采用Ansys Lumerical設計，并導出至Ansys Speos。

產品概述 Speos 是Ansys 公司開發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,已經廣泛用于航空, 航天, 軍工，汽車，軌道交通、通用照明等領域，也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。

在轉換后的RGB堆層數據，在Speos中以光強分布的形式定義，在Speos中需要做的就是使用紅色、綠色和藍色的強度分布來定義顯示的RGB白色源，屬于整個系統的降階模型，因為不再需要具體的堆層信息，因為RGB光強數據已經包含正確顏色和正確光分布信息，再通過Speos的texture功能在顯示器上生成圖像，以獲得更好的人眼視覺體驗。

在HUD系統內，我們按照雜散光來源分為內部雜散光和外部雜散光，其中內部雜散光多是由HUD的成相單元（PGU）的部分光線打到結構件上通過風擋玻璃反光進入到人眼引起，或者是漏光照射到風擋玻璃反光引起；外部雜散光則是由于太陽光照射引起， 一種照射到防塵罩引起反光，一種進入到HUD內部，在成像單元上形成太陽灼燒。

傳統設計方式 對于人眼而言，存在一個虛擬的“遠點”，這個點代表了我們可以清楚看到物體的極限距離。在這個點之外的景物，將會成像于視網膜前方。當眼球轉動時遠點的距離不會改變，因此會以這個距離為半徑形成一個“遠點球”。此外，遠點會是視網膜的光學共軛，因此眼鏡鏡片的功能就是把偏離的影像修正到遠點球上。人眼的瞳孔在此系統中充當光圈的角色，且當視線移動時，瞳孔將同步的以眼球為中心轉動。

模擬使用Speos GPU運行，得到完整的相機系統在相機成像sensor上的雜散光結果為四個太陽位置分別的成像效果。第四步：分析雜散光路徑序列，對一個太陽位置的雜散光進行抑制在第4步中，將通過利用Speos LXP和“序列檢測”功能，識別最關鍵的光線路徑序列(根據傳感器的照度)和導致5°太陽位置的成像儀上雜散光的物體相互作用。

概述 基于Ansys Speos軟件，可以準確建立光學系統模型并進行成像效果仿真。在使用Speos進行光學系統設計過程中，當完成初始光學系統建模后，還需要進一步結合仿真結果，調整出滿足設計要求的系統參數，如果采用手動調整參數并執行多次仿真的方式，會大大影響設計效率。