SPEOS—光學產品設計及模擬工具

SPEOS是ANSYS公司功能強大的光學模擬軟體，用於光學設計、環境與視覺模擬、成像模擬等，強大的解決方案提供了視覺化光學系統和直觀的人機互動平臺，其模擬技術已廣泛用於汽車、電子電器、精密儀器、照明裝置等領域。SPEOS軟體內嵌ISO和CIE國際標準，可整合結構進行光機系統的設計，依據人眼視覺特徵和材料真實光學屬性進行場景模擬，能夠在產品設計階段對方案的可行性進行驗證，在設計前期發現、反饋和處理問題，使光學設計以快捷、易同步、易優化的形式實現理想的產品解決方案。

- 汽車內部視覺環境人機工效模擬分析

汽車執行的時間、地域、天氣狀況都較為複雜，因此汽車內部廣泛存在各種光學干擾，比如陽光照射在螢幕或者飾條飾件上產生的反射眩光、陽光照射在儀表盤產生的大面積的泛白、日間或者夜間的成像反射、夜間螢幕在主要視野區域形成的倒影等。通過SPEOS軟體，可以在設計之初對可能存在的隱患進行光學模擬，並給出人眼視覺模擬結果，在產品研發早期找出可能存在的隱患並進行有效更正。

圖1 整車人機工效人眼視覺模擬結果

- 汽車內外飾燈具設計及模擬分析

SPEOS可以覆蓋汽車內外飾燈具從設計到模擬模擬的全過程。在設計方面，SPEOS擁有強大的光學器件設計功能，能夠進行汽車內外飾燈具光學結構的快速引數化設計及修改，SPEOS支援的設計型別可以涵蓋車燈設計領域的各種基礎光學器件。

圖2 SPEOS支援的光學設計型別

基於三維結構模型和材料真實物理屬性，SPEOS可以定性/定量地進行燈具的配光分析、法律法規驗證、照度模擬分析、路面照度分析、點亮/不點亮效果模擬、設計和諧性驗證等。

圖3 外部燈具模擬模擬結果

圖4 氛圍燈人眼視覺模擬和諧性驗證

- 車載成像系統虛擬驗證

SPEOS可以通過數字化建模為攝像頭、鐳射雷達感測器等提供測試環境，快速直觀地將駕駛環境中攝像頭、鐳射雷達的成像結果模擬出來。結合CAD平臺，可以根據攝像頭和鐳射雷達的三維造型、物理屬性、約束條件，模擬感測器系統採集的資料，用於驗證攝像頭和鐳射雷達結構對成像的影響，探測器晶片對成像質量的影響，如CCD的光譜敏感性、動態範圍、白平衡、畫素大小與分佈等對攝像頭成像產生的影響，可以在早期設計階段方便地評估不同設計方案在感知效能方面的區別。

圖5 SPEOS成像模擬流程及模擬結果

- HUD設計及模擬分析

SPEOS中的HUD光學設計功能可以進行HUD光路設計，根據使用者定義的標準和輸入，優化反射鏡和組合器的光學形狀，以提供更佳的成像質量。整個設計過程和CAD平臺無縫結合，不需要在設計過程中匯入匯出資料。

SPEOS中的HUD模擬功能可以模擬DLP經過光路投射到前擋風玻璃的成像效果，根據HUD和擋風玻璃光學屬性、構型、相對位置等考慮人眼視覺，分析重影等問題，驗證並優化光路中膜片對重影的改善效果。

圖6 HUD模擬分析結果

SPEOS的典型使用者包括上汽、廣汽、北汽、PATAC、吉利、一汽、東風等OEM的整車整合部門/總佈置部門/電子電器部門，以及華域、馬瑞利、Valeo等汽車電子電器/車燈供應商。