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    [分享]Ansys 光學(xué)解決方案在A/VMR中的應(yīng)用 | 以Apple Vision Pro 為例（1） [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2023-07-27
    說明 n )YNt  
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    蘋果公司于近期在 WWDC23 上發(fā)布了其第一代空間計(jì)算設(shè)備 Apple Vision Pro。作為一款跨世代的融合現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，Apple Vision Pro 融合了業(yè)界尖端的光學(xué)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)最佳的用戶體驗(yàn)。在這個(gè)系列的文章中，我們將以 Apple Vision Pro 中的各項(xiàng)光學(xué)應(yīng)用為引子，介紹 Ansys 光學(xué)產(chǎn)品線與其中各光學(xué)應(yīng)用的對應(yīng)解決方案。本文為系列文章的第一篇將聚焦光學(xué)傳感器內(nèi)容。 _1hc^j  
    F6h3M~uR  
    1 光學(xué)傳感器 \k0%7i[nZ/  
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    1.1 空間六自由度（6DOF）定位攝像頭和video see-through （VST）攝像頭 ]B=B@UO@.  
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    來源 ：Apple 官網(wǎng) https://www.apple.com/apple-vision-pro/
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    Vision Pro 采用兩枚主攝像頭實(shí)現(xiàn)混合顯示透視功能的圖像采集，兩枚下視攝像頭和兩枚側(cè)視攝像頭實(shí)現(xiàn)六自由度空間定位。6DOF和VST鏡頭對視場角（FOV）要求較高，在設(shè)計(jì)優(yōu)化中可以參考大視場角魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)案例。 J|_&3@r  
    Dk|S`3  
    如果需要設(shè)計(jì)并仿真上述應(yīng)用，Ansys Zemax OpticStudio 提供了一套強(qiáng)大的優(yōu)化工具和分析功能，用于魚眼鏡頭的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。它可以進(jìn)行光線追跡、光學(xué)系統(tǒng)建模、成像質(zhì)量評估等操作，結(jié)合內(nèi)置優(yōu)化算法對系統(tǒng)最佳成像性能進(jìn)行控制與約束。同時(shí)，用戶可以結(jié)合 Ansys Zemax OpticStudio 來創(chuàng)建和調(diào)整光學(xué)元件，如球面、非球面、自由曲面表面等，以在對應(yīng)視場設(shè)置下實(shí)現(xiàn)所需的光學(xué)性能。 \+fP&  
    '?t]iRCeI7  
    在設(shè)計(jì)魚眼鏡頭時(shí)，Ansys Zemax OpticStudio 可以幫助用戶進(jìn)行光線追跡分析，優(yōu)化元件表面形狀和位置，以最小化畸變和提高成像質(zhì)量為要求不斷迭代式優(yōu)化系統(tǒng)。此外，它還提供了靈活的優(yōu)化算法和優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行特定形式優(yōu)化. 6=A2Y:8  
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    總而言之，Ansys Zemax OpticStudio 作為強(qiáng)大的光學(xué)設(shè)計(jì)工具，具備在魚眼鏡頭設(shè)計(jì)中進(jìn)行建模、優(yōu)化和評估的能力。它可以幫助光學(xué)工程師結(jié)合所有自定義需求，設(shè)計(jì)出具有高性能和優(yōu)質(zhì)成像的魚眼鏡頭。 5p"n g8nR  
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    經(jīng)過 Zemax 設(shè)計(jì)和優(yōu)化的鏡頭可以通過實(shí)體文件（例如.stl文件和.step文件），或 Zemax lens importer 工具向 Speos 導(dǎo)入模型進(jìn)行雜散光仿真優(yōu)化或系統(tǒng)級成像仿真。本文在這里將介紹第三種Zemax與Speos鏡頭數(shù)據(jù)交互方式。對于 6 DOF 和人眼追蹤鏡頭的環(huán)境級仿真，在大部分的應(yīng)用場景下，使用集成在 Ansys Zemax OpticStudio 中的 Speos Lens System（SLS）向 Speos 導(dǎo)出的降階模型即可滿足大部分仿真需求。 [' R2$z  
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    SLS 降階模型可以支持仿真鏡頭畸變，相對亮度，焦距，景深等成像特征并支持可變的入瞳孔位置的功能。使用 SLS 降階模型也可以有效提高大場景的仿真效率。同時(shí)使用降階模型可以有效保護(hù)鏡頭IP，簡化上下游協(xié)作流程。 -VD[iH  
    G%S=K2 v  
    Ansys Speos 集成在 Ansys SpaceClaim CAD 環(huán)境中，保證了軟件擁有強(qiáng)大的直接建模能力并對常見的 CAD 和非 CAD 模型文件有著廣泛的支持。在 Ansys Speos 中可以方便地搭建仿真環(huán)境，結(jié)合 SLS 模型實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確快速的相機(jī)環(huán)境仿真。 qqT6C%Q`kG  
    在下圖的例子中我們在 Ansys Speos 搭建了房間的模型并附加了相應(yīng)的光學(xué)屬性，并在頭顯模型上以 SLS 降階模型的形式布置了四枚定位相機(jī)。通過這種方式用戶可以方便的評估鏡頭的參數(shù)是否滿足在實(shí)際場景下實(shí)現(xiàn) 6 DOF 定位的需求。特別是對于一些難以實(shí)際搭建的極端照明場景，可以采用仿真代替試驗(yàn)的方式，加速產(chǎn)品研發(fā)和迭代。 K6~N{:.s  
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    &WN4/=QW-J  
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    1.2 Lidar 定位和空間重建傳感器 SEXeK2v  
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