當前的增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實(AR/VR)市場涵蓋了廣泛的應用趨勢,設計人員和各企業(yè)在努力尋找非傳統(tǒng)解決方案,以滿足主流消費者不斷變化的需求。
對于AR頭戴設備等可穿戴解決方案,設計思路通常源于對小巧輕量化系統(tǒng)的需求,因此它們不僅佩戴舒適,甚至外觀也很時尚。此外,這些解決方案還需要適應各種照明條件,例如需要在陽光明媚的天氣下佩戴設備時,確保AR圖像仍然清晰可見。而VR也涉及一些相同的考量因素,同時還特別強調實現(xiàn)高分辨率和景深,以及超越單眼單個圖像位置的當前限制。
隨著這些技術的不斷成熟,設計人員需要采用功能強大、靈活的軟件解決方案對光學系統(tǒng)的所有組件進行完整仿真,以便將新產品和功能推向市場。Ansys Zemax OpticStudio可提供光線追跡,用于仿真光線穿過復雜系統(tǒng)的路徑,而Ansys Lumerical則可提供新型光子元件的完整仿真,例如AR/VR設備中所用的衍射組件。
Ansys持續(xù)對這兩款產品進行改進,幫助它們比以往更好地協(xié)同工作。利用OpticStudio的動態(tài)鏈接插件,用戶可以將有關Lumerical仿真的所有數(shù)據(jù)直接納入OpticStudio系統(tǒng)設計,從而為團隊提供強大的工作流程,幫助他們開發(fā)更出色的AR/VR產品,并加快產品上市進程。
納米級與宏觀級設計軟件之間的互操作
首先,我們一起來了解一些背景信息。當在Lumerical中設計納米級設備以適應OpticStudio中設計的大型系統(tǒng)時,將分析數(shù)據(jù)從一款軟件轉移到另一款軟件是很有幫助的。一段時間以來,Ansys Zemax通過以下高級工作流程實現(xiàn)了Lumerical和OpticStudio之間的互操作性:
使用Lumerical設計和分析1D或2D光柵
定義光柵參數(shù),以控制其設計的幾何結構
使用數(shù)據(jù)文件(.JSON)將光柵參數(shù)傳遞到OpticStudio,并開始進行光線追跡
圖1:Ansys Lumerical和Lumerical FDTD可以分別分析2D和1D衍射光柵,并與Ansys Zemax OpticStudio協(xié)調參數(shù)數(shù)據(jù)以進行光線追跡計算
在端到端系統(tǒng)設計中,OpticStudio使用來自Lumerical的光柵參數(shù),將衍射光柵的光學屬性直接渲染到OpticStudio用戶界面中。這些參數(shù)包括詳細的電磁場響應。利用這些數(shù)據(jù),用戶可以在OpticStudio中對元件進行詳細的光線追跡。您可以將更新的.JSON文件傳輸?shù)桨钚录{米級設計參數(shù)的OpticStudio中,為Lumerical設計的每次迭代重復該流程。
OpticStudio與Lumerical之間的自動數(shù)據(jù)交換
因此,.JSON文件可以基于Lumerical分析高效地將數(shù)據(jù)導入OpticStudio。但是,如果您不希望手動添加將文件從一個應用傳輸?shù)搅硪粋€應用的步驟,該怎么辦呢?
只要Lumerical和OpticStudio在同一臺計算機上,您現(xiàn)在就可以使用OpticStudio動態(tài)鏈接插件自動執(zhí)行這些數(shù)據(jù)交換。基于動態(tài)鏈接庫(DLL)API,此插件會告知OpticStudio在準備好計算其設計所需的光柵數(shù)據(jù)時調用Lumerical,然后根據(jù)它從Lumerical檢索的參數(shù)執(zhí)行光線追跡。如果您在任何時候更新OpticStudio側的參數(shù),OpticStudio都會自動將新設置發(fā)送到Lumerical,檢索新數(shù)據(jù),并使用動態(tài)鏈接相應地更新系統(tǒng)設計。
圖2:動態(tài)鏈接插件(中間)可在OpticStudio和Lumerical之間調用、緩存和插入數(shù)據(jù)
該工作流程還可通過僅計算Lumerical數(shù)據(jù)集所需的數(shù)據(jù),而無需多次計算相同的數(shù)據(jù),從而節(jié)省時間。例如,如果Lumerical顯示光線以30度角入射到光柵上,則OpticStudio僅計算30度角及其波長的光線。然后將計算結果與原始數(shù)據(jù)集一起存儲在存儲器中。這意味著,下次顯示光線以相同角度入射到光柵時,OpticStudio可以通過插入現(xiàn)有計算結果來加速光線追跡。
通過動態(tài)鏈接插件實現(xiàn)的自動雙向數(shù)據(jù)交換所帶來的效率,可以為包含OpticStudio和Lumerical在內的設計工作流帶來巨大的優(yōu)勢:
自動輸入?yún)?shù)可減少人工成本和人為錯誤
減少應用之間的切換——除了創(chuàng)建或更新Lumerical設計,設計人員可以選擇主要在OpticStudio中開展工作
更快的開發(fā)周期以及更少的錯誤和延遲,為創(chuàng)新留出更多時間,并有助于產品更快地達到最佳制造標準點
審核編輯:劉清
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原文標題:光學 | 聯(lián)合Ansys Zemax及Lumerical應對AR/VR市場挑戰(zhàn)
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