SPEOS—光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及仿真工具

SPEOS是ANSYS公司功能強(qiáng)大的光學(xué)仿真軟件，用于光學(xué)設(shè)計(jì)、環(huán)境與視覺(jué)模擬、成像仿真等，強(qiáng)大的解決方案提供了可視化光學(xué)系統(tǒng)和直觀的人機(jī)交互平臺(tái)，其仿真技術(shù)已廣泛用于汽車、電子電器、精密儀器、照明設(shè)備等領(lǐng)域。SPEOS軟件內(nèi)嵌ISO和CIE國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可整合結(jié)構(gòu)進(jìn)行光機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，依據(jù)人眼視覺(jué)特征和材料真實(shí)光學(xué)屬性進(jìn)行場(chǎng)景仿真，能夠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)方案的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，在設(shè)計(jì)前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問(wèn)題，使光學(xué)設(shè)計(jì)以快捷、超同步、易優(yōu)化的形式實(shí)現(xiàn)理想的產(chǎn)品解決方案。

產(chǎn)品介紹

SPEOS的典型應(yīng)用包括汽車內(nèi)部視覺(jué)環(huán)境人機(jī)工效模擬分析、汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析、車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證、HUD設(shè)計(jì)及仿真分析等。

汽車內(nèi)部視覺(jué)環(huán)境人機(jī)工效模擬分析

汽車運(yùn)行的時(shí)間、地域、天氣狀況都較為復(fù)雜，因此汽車內(nèi)部廣泛存在各種光學(xué)干擾，比如陽(yáng)光照射在顯示屏或者飾條飾件上產(chǎn)生的反射眩光、陽(yáng)光照射在儀表盤(pán)產(chǎn)生的大面積的泛白、日間或者夜間的成像反射、夜間顯示屏在主要視野區(qū)域形成的倒影等。通過(guò)SPEOS軟件，可以在設(shè)計(jì)之初對(duì)可能存在的隱患進(jìn)行光學(xué)模擬，并給出人眼視覺(jué)模擬結(jié)果，在產(chǎn)品研發(fā)早期找出可能存在的隱患并進(jìn)行有效更正。

圖1整車人機(jī)工效人眼視覺(jué)模擬結(jié)果

汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析

SPEOS可以覆蓋汽車內(nèi)外飾燈具從設(shè)計(jì)到仿真模擬的全過(guò)程。在設(shè)計(jì)方面，SPEOS擁有強(qiáng)大的光學(xué)器件設(shè)計(jì)功能，能夠進(jìn)行汽車內(nèi)外飾燈具光學(xué)結(jié)構(gòu)的快速參數(shù)化設(shè)計(jì)及修改，SPEOS支持的設(shè)計(jì)類型可以涵蓋車燈設(shè)計(jì)領(lǐng)域的各種基礎(chǔ)光學(xué)器件。

圖2SPEOS支持的光學(xué)設(shè)計(jì)類型

基于三維結(jié)構(gòu)模型和材料真實(shí)物理屬性，SPEOS可以定性/定量地進(jìn)行燈具的配光分析、法律法規(guī)驗(yàn)證、照度模擬分析、路面照度分析、點(diǎn)亮/不點(diǎn)亮效果模擬、設(shè)計(jì)和諧性驗(yàn)證等。

圖3外部燈具仿真模擬結(jié)果

圖4氛圍燈人眼視覺(jué)模擬和諧性驗(yàn)證

車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證

SPEOS可以通過(guò)數(shù)字化建模為攝像頭、激光雷達(dá)傳感器等提供測(cè)試環(huán)境，快速直觀地將駕駛環(huán)境中攝像頭、激光雷達(dá)的成像結(jié)果模擬出來(lái)。結(jié)合CAD平臺(tái)，可以根據(jù)攝像頭和激光雷達(dá)的三維造型、物理屬性、約束條件，仿真?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，用于驗(yàn)證攝像頭和激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)對(duì)成像的影響，探測(cè)器晶片對(duì)成像質(zhì)量的影響，如CCD的光譜敏感性、動(dòng)態(tài)范圍、白平衡、像素大小與分布等對(duì)攝像頭成像產(chǎn)生的影響，可以在早期設(shè)計(jì)階段方便地評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案在感知性能方面的區(qū)別。

圖5SPEOS成像仿真流程及仿真結(jié)果

HUD設(shè)計(jì)及仿真分析

SPEOS中的HUD光學(xué)設(shè)計(jì)功能可以進(jìn)行HUD光路設(shè)計(jì)，根據(jù)用戶定義的標(biāo)準(zhǔn)和輸入，優(yōu)化反射鏡和組合器的光學(xué)形狀，以提供更佳的成像質(zhì)量。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和CAD平臺(tái)無(wú)縫結(jié)合，不需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

SPEOS中的HUD仿真功能可以仿真DLP經(jīng)過(guò)光路投射到前擋風(fēng)玻璃的成像效果，根據(jù)HUD和擋風(fēng)玻璃光學(xué)屬性、構(gòu)型、相對(duì)位置等考慮人眼視覺(jué)，分析重影等問(wèn)題，驗(yàn)證并優(yōu)化光路中膜片對(duì)重影的改善效果。

圖6HUD仿真分析結(jié)果

應(yīng)用&案例

SPEOS的典型用戶包括上汽、廣汽、北汽、PATAC、吉利、一汽、東風(fēng)等OEM的整車集成部門/總布置部門/電子電器部門，以及華域、馬瑞利、Valeo等汽車電子電器/車燈供應(yīng)商。