基于Ansys Speos物理相机传感器应用的技术亮点与实际效果展示

背景：

随着各行各业的科技蓬勃发展，也伴随着消费者需求越来越高，研发产品的光学系统的性能直接影响产品的质量和用户体验。Ansys提供了Speos camera sensor功能，可以使用降阶模型近似相机系统，只考虑主光线（主光路序列）。相比之下，包括完整lens 系统几何形状的模拟允许评估和分析到达传感器的其他光源引起的二次光路的杂散光。代表着Sensor可以复现镜头的光学行为（如畸变、渐晕、色差、像曲），而无需在Speos中建立复杂的几何镜头模型，以此来大幅提升仿真速度。  

功能目的：      

Speos的物理相机传感器开发的目的是通过在第一个光学表面上引入目标区域，并根据总能量或峰值能量计算预定光线路径序列的杂散光贡献，从而加速3D场景中整个camera系统的模拟。physics camera sensor物理相机传感器能够在结果中分析这些序列。

仿真工作流：    

1) 第一步可以先通过odx文件交换从Ansys Zemax OpticStudio导入镜头系统到Speos。由于Speos的直接建模功能，光机械部件可以从外部CAD工具（SolidWorks或creo）导入或在Speos中本地设计。

2) 接着在speos定义成像系统的lightbox和physics camera sensor物理相机传感器的参考轴系统。使用export speos light box功能生成一个Lightbox灯箱（包含与相机系统、镜头和光学机械部件相关的所有几何形状）

3)定义使用physics camera sensor物理相机传感器，一般有两种模式：

- 模式1为没有序列文件的杂散光模拟，在模式1中使用physics camera sensor物理相机传感器，“没有序列文件”，与不使用physics camera sensor传统模拟相比，由于光学系统中有大量集成光线，可以从瞄准区域的效率和更快的结果收敛中受益；

- 模式2为序列文件杂散光模拟，显示光源，测试图位于摄像头前方1.5m处，复制并粘贴直接模拟，更换光源为display光源，在CPU上运行模拟（使用16核时，模拟时间应少于30分钟）。打开仿真结果并点击测量图标并最大化测量区域以覆盖整个传感器。将layer更改为评估序列1到20。

总结：    

Ansys Speos的Physics Camera Sensor功能通过降阶模型（ROM） 技术在保证仿真精度的前提下，极大地提高了仿真速度，并保护了供应链上的知识产权。它无缝融入从镜头设计到传感器优化的完整工作流，支持多种传感器类型和丰富的后处理，为自动驾驶、消费电子等领域的光学系统开发提供了强大助力。

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