聯(lián)合Ansys Zemax及Lumerical應(yīng)對(duì)AR/VR市場(chǎng)挑戰(zhàn)

當(dāng)前的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）市場(chǎng)涵蓋了廣泛的應(yīng)用趨勢(shì)，設(shè)計(jì)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(fèi)者不斷變化的需求。

對(duì)于AR頭戴設(shè)備等可穿戴解決方案，設(shè)計(jì)思路通常源于對(duì)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(shí)尚。此外，這些解決方案還需要適應(yīng)各種照明條件，例如需要在陽(yáng)光明媚的天氣下佩戴設(shè)備時(shí)，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(shí)還特別強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)高分辨率和景深，以及超越單眼單個(gè)圖像位置的當(dāng)前限制。

隨著這些技術(shù)的不斷成熟，設(shè)計(jì)人員需要采用功能強(qiáng)大、靈活的軟件解決方案對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的所有組件進(jìn)行完整仿真，以便將新產(chǎn)品和功能推向市場(chǎng)。Ansys Zemax OpticStudio可提供光線追跡，用于仿真光線穿過(guò)復(fù)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(shè)備中所用的衍射組件。

Ansys持續(xù)對(duì)這兩款產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，幫助它們比以往更好地協(xié)同工作。利用OpticStudio的動(dòng)態(tài)鏈接插件，用戶可以將有關(guān)Lumerical仿真的所有數(shù)據(jù)直接納入OpticStudio系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而為團(tuán)隊(duì)提供強(qiáng)大的工作流程，幫助他們開發(fā)更出色的AR/VR產(chǎn)品，并加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。

納米級(jí)與宏觀級(jí)設(shè)計(jì)軟件之間的互操作

首先，我們一起來(lái)了解一些背景信息。當(dāng)在Lumerical中設(shè)計(jì)納米級(jí)設(shè)備以適應(yīng)OpticStudio中設(shè)計(jì)的大型系統(tǒng)時(shí)，將分析數(shù)據(jù)從一款軟件轉(zhuǎn)移到另一款軟件是很有幫助的。一段時(shí)間以來(lái)，Ansys Zemax通過(guò)以下高級(jí)工作流程實(shí)現(xiàn)了Lumerical和OpticStudio之間的互操作性：

使用Lumerical設(shè)計(jì)和分析1D或2D光柵

定義光柵參數(shù)，以控制其設(shè)計(jì)的幾何結(jié)構(gòu)

使用數(shù)據(jù)文件（.JSON）將光柵參數(shù)傳遞到OpticStudio，并開始進(jìn)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(diào)參數(shù)數(shù)據(jù)以進(jìn)行光線追跡計(jì)算

在端到端系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，OpticStudio使用來(lái)自Lumerical的光柵參數(shù)，將衍射光柵的光學(xué)屬性直接渲染到OpticStudio用戶界面中。這些參數(shù)包括詳細(xì)的電磁場(chǎng)響應(yīng)。利用這些數(shù)據(jù)，用戶可以在OpticStudio中對(duì)元件進(jìn)行詳細(xì)的光線追跡。您可以將更新的.JSON文件傳輸?shù)桨?a href="http://www.ttokpm.com/article/zt/" target="_blank">最新納米級(jí)設(shè)計(jì)參數(shù)的OpticStudio中，為L(zhǎng)umerical設(shè)計(jì)的每次迭代重復(fù)該流程。

OpticStudio與Lumerical之間的自動(dòng)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(dǎo)入OpticStudio。但是，如果您不希望手動(dòng)添加將文件從一個(gè)應(yīng)用傳輸?shù)搅硪粋€(gè)應(yīng)用的步驟，該怎么辦呢？

只要Lumerical和OpticStudio在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，您現(xiàn)在就可以使用OpticStudio動(dòng)態(tài)鏈接插件自動(dòng)執(zhí)行這些數(shù)據(jù)交換?；趧?dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）API，此插件會(huì)告知OpticStudio在準(zhǔn)備好計(jì)算其設(shè)計(jì)所需的光柵數(shù)據(jù)時(shí)調(diào)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(shí)候更新OpticStudio側(cè)的參數(shù)，OpticStudio都會(huì)自動(dòng)將新設(shè)置發(fā)送到Lumerical，檢索新數(shù)據(jù)，并使用動(dòng)態(tài)鏈接相應(yīng)地更新系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

圖2：動(dòng)態(tài)鏈接插件（中間）可在OpticStudio和Lumerical之間調(diào)用、緩存和插入數(shù)據(jù)

該工作流程還可通過(guò)僅計(jì)算Lumerical數(shù)據(jù)集所需的數(shù)據(jù)，而無(wú)需多次計(jì)算相同的數(shù)據(jù)，從而節(jié)省時(shí)間。例如，如果Lumerical顯示光線以30度角入射到光柵上，則OpticStudio僅計(jì)算30度角及其波長(zhǎng)的光線。然后將計(jì)算結(jié)果與原始數(shù)據(jù)集一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。這意味著，下次顯示光線以相同角度入射到光柵時(shí)，OpticStudio可以通過(guò)插入現(xiàn)有計(jì)算結(jié)果來(lái)加速光線追跡。

通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接插件實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)雙向數(shù)據(jù)交換所帶來(lái)的效率，可以為包含OpticStudio和Lumerical在內(nèi)的設(shè)計(jì)工作流帶來(lái)巨大的優(yōu)勢(shì)：

自動(dòng)輸入?yún)?shù)可減少人工成本和人為錯(cuò)誤

減少應(yīng)用之間的切換——除了創(chuàng)建或更新Lumerical設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(cuò)誤和延遲，為創(chuàng)新留出更多時(shí)間，并有助于產(chǎn)品更快地達(dá)到最佳制造標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)

審核編輯：劉清