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說(shuō)明 D?8(n=#[ ` AD} 6O+x 蘋(píng)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(duì)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。 ^Sj;~ O*bzp-6\ 1 光學(xué)傳感器 zGNW5S9G mP/#hwzB&q 1.1 空間六自由度（6DOF）定位攝像頭和video see-through （VST）攝像頭 b|@zjh;]A7 zg@i7 T  x!vyjp BTYYp1 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(duì)視場(chǎng)角（FOV）要求較高，在設(shè)計(jì)優(yōu)化中可以參考大視場(chǎng)角魚(yú)眼鏡頭的設(shè)計(jì)案例。 `p1B58deC =
Ezg3$%- 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(yú)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(píng)估等操作，結(jié)合內(nèi)置優(yōu)化算法對(duì)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(lái)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(duì)應(yīng)視場(chǎng)設(shè)置下實(shí)現(xiàn)所需的光學(xué)性能。 i(.V`G= MM* ~X"A 在設(shè)計(jì)魚(yú)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. Xit@.:a; -ah)/5j 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(yú)眼鏡頭設(shè)計(jì)中進(jìn)行建模、優(yōu)化和評(píng)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(yú)眼鏡頭。 7[uN;B#V ){z #Y#]dP 經(jīng)過(guò) Zemax 設(shè)計(jì)和優(yōu)化的鏡頭可以通過(guò)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(jí)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(duì)于 6 DOF 和人眼追蹤鏡頭的環(huán)境級(jí)仿真，在大部分的應(yīng)用場(chǎng)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。 ,3c25.,* Oo-4WqRJ SLS 降階模型可以支持仿真鏡頭畸變，相對(duì)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(chǎng)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(jiǎn)化上下游協(xié)作流程。 u 8<[Q]5 6 V ncr} 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(duì)常見(jiàn)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。 zUDXkG* Lv 在下圖的例子中我們?cè)?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(guò)這種方式用戶可以方便的評(píng)估鏡頭的參數(shù)是否滿足在實(shí)際場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn) 6 DOF 定位的需求。特別是對(duì)于一些難以實(shí)際搭建的極端照明場(chǎng)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。 g kV`ZT9 N` $F>E,T%  x7G)^ MK
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