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說明 h* .w"JO [$\>~nj= 蘋果公司于近期在 WWDC23 上發(fā)布了其第一代空間計算設備 Apple Vision Pro。作為一款跨世代的融合現(xiàn)實產(chǎn)品，Apple Vision Pro 融合了業(yè)界尖端的光學技術以實現(xiàn)最佳的用戶體驗。在這個系列的文章中，我們將以 Apple Vision Pro 中的各項光學應用為引子，介紹 Ansys 光學產(chǎn)品線與其中各光學應用的對應解決方案。本文為系列文章的第一篇將聚焦光學傳感器內(nèi)容。 M-9gD[m lglYJ, 1 光學傳感器 I@Z)<5Zf @ RR\lZ 1.1 空間六自由度（6DOF）定位攝像頭和video see-through （VST）攝像頭 xxX/y2\ x'`"iZO.t  Df=q-iq<{/ QX Q Vision Pro 采用兩枚主攝像頭實現(xiàn)混合顯示透視功能的圖像采集，兩枚下視攝像頭和兩枚側視攝像頭實現(xiàn)六自由度空間定位。6DOF和VST鏡頭對視場角（FOV）要求較高，在設計優(yōu)化中可以參考大視場角魚眼鏡頭的設計案例。
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KJl n.$(}A 如果需要設計并仿真上述應用，Ansys Zemax OpticStudio 提供了一套強大的優(yōu)化工具和分析功能，用于魚眼鏡頭的設計和優(yōu)化。它可以進行光線追跡、光學系統(tǒng)建模、成像質(zhì)量評估等操作，結合內(nèi)置優(yōu)化算法對系統(tǒng)最佳成像性能進行控制與約束。同時，用戶可以結合 Ansys Zemax OpticStudio 來創(chuàng)建和調(diào)整光學元件，如球面、非球面、自由曲面表面等，以在對應視場設置下實現(xiàn)所需的光學性能。 6 DP[g8 c?6d2jH. 在設計魚眼鏡頭時，Ansys Zemax OpticStudio 可以幫助用戶進行光線追跡分析，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)化目標函數(shù)，可以根據(jù)用戶的需求進行特定形式優(yōu)化. ?b$3ob" 9U<Hf32 總而言之，Ansys Zemax OpticStudio 作為強大的光學設計工具，具備在魚眼鏡頭設計中進行建模、優(yōu)化和評估的能力。它可以幫助光學工程師結合所有自定義需求，設計出具有高性能和優(yōu)質(zhì)成像的魚眼鏡頭。 _vrWj<wyf womq^h6 經(jīng)過 Zemax 設計和優(yōu)化的鏡頭可以通過實體文件（例如.stl文件和.step文件），或 Zemax lens importer 工具向 Speos 導入模型進行雜散光仿真優(yōu)化或系統(tǒng)級成像仿真。本文在這里將介紹第三種Zemax與Speos鏡頭數(shù)據(jù)交互方式。對于 6 DOF 和人眼追蹤鏡頭的環(huán)境級仿真，在大部分的應用場景下，使用集成在 Ansys Zemax OpticStudio 中的 Speos Lens System（SLS）向 Speos 導出的降階模型即可滿足大部分仿真需求。 F,}s$ v W"sr$K2m| 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。同時使用降階模型可以有效保護鏡頭IP，簡化上下游協(xié)作流程。 R{3CW^1 W cGXp $M Ansys Speos 集成在 Ansys SpaceClaim CAD 環(huán)境中，保證了軟件擁有強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，結合 SLS 模型實現(xiàn)準確快速的相機環(huán)境仿真。 n6f3H\/P& 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的光學屬性，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。通過這種方式用戶可以方便的評估鏡頭的參數(shù)是否滿足在實際場景下實現(xiàn) 6 DOF 定位的需求。特別是對于一些難以實際搭建的極端照明場景，可以采用仿真代替試驗的方式，加速產(chǎn)品研發(fā)和迭代。 l]5%
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