光学系统的杂散光分析和图像质量评估需要考虑透镜几何形状和约束它们的光学机械部件。由于相机系统内部有大量的光线-物体相互作用，与使用降阶模型（ROM）的Speos camera sensor计算速度相比，使用完整的lens 系统模拟需要更多的时间或更多的光线来达到相同的信号水平。Speos camera sensor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（高阶序列）的杂散光。

physics camera sensor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。

physics camera sensor物理相机传感器兼容direct和inverse模拟。

physics camera sensor物理相机传感器可以在两种模式下运行：要么没有序列文件（模式1），要么在传感器中包含序列文件（模式2），具体取决于用例。

模式1 - 无序列文件：在这种模式下，Speos使用标准的蒙特卡罗光线传播引擎来模拟3D场景和光学系统。它考虑了光学和系统内的镜面和散射相互作用。为了增加光线进入光学系统孔径进行直接模拟的概率，在光学系统的第一个面引入了一个目标区（边界框）来引导光线。这种方法也适用广角镜头，使从广角进入的光线也可以有效追迹。

在physics camera sensor物理相机传感器的第一次模拟中，会生成一个*.OptSequence文件在“Speos output”目录下。这个文件包含按能量排序的光线路径序列列表。它可以在physics camera sensor物理相机传感器的模式2作为序列输入，更快地收敛结果。（physics camera sensor物理相机传感器兼容direct和inverse模拟。OptSequence文件取决于仿真类型。一个direct模拟生成的OptSequence文件只能用作direct模拟的输入，反之亦然。）

模式2 - 使用序列文件：physics camera sensor物理相机传感器，包括序列文件，利用瞄准目标区域，在光学系统内对最具能量的光线路径序列（包含在序列文件中）进行光线传播，并使用仅考虑镜面相互作用（传输和反射）的确定性光线追迹算法。为了实现二级序列的高收敛性，对每个单独的序列发射相同数量的光线。序列的数量可以在physics camera sensor物理相机传感器的定义面板中指定。即使是高分辨率辐照度传感器，也可以快速显示由透镜表面的镜面反射引起的光晕现象。通过改变结果中的“layer”，可以显示每个序列的贡献并单独评估。

为了说明使用physics camera sensor物理相机传感器比使用辐照度传感器完整相机系统常规模拟获得的性能增益，对测试图表图像进行了模拟，并比较了前三个序列的图像质量。

与传统模拟相比，物理相机的结果表现出显著的性能改进（~x100），与序列1中的图像质量密切匹配，序列2和3（特别是模式2）中噪声和细节明显增加。这突出了physics camera sensor物理相机传感器在减少模拟时间同时保持预定义序列数量的高图像质量方面的有效性。

physics camera sensor物理相机传感器适用于镜头光晕和杂散光分析至关重要的成像应用，因为这些因素会对光学性能和最终图像质量产生负面影响。此外，它可以大大减少涉及带有透明镜头盖的相机系统的模拟时间。

在下面的示例中，将通过工作流来设置和运行模拟，解释physics camera sensor物理相机传感器。

2、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。

1)设置物理摄像头传感器

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）。

请按照以下5个步骤导出整个相机系统的Speos灯箱：

在第一步中，准备导出Speos灯箱，这将用作physics camera sensor物理相机传感器的输入。Speos灯箱组件是几何图形的网格表示，包括它们的材料属性。使用Speos灯箱连续运行模拟将节省初始化时间，因为在模拟之前不需要重新网格化所包含的几何形状。

此外，Speos灯箱可以“黑盒”，并与相机集成商或OEM共享。

注意：灯箱中包含的.odx组件的网格设置必须在.odx组件本身的选项中定义。可以通过右键单击> Options来访问它们。ODX网格设置不能在灯箱组件的网格设置中重新定义。在对网格进行任何更改后，必须重新计算灯箱。

经过计算，导出“相机灯箱”文件。SPEOSLightBox”将在“Speos Output”文件夹中生成。

注意：启用了“blackbox”选项的Speos灯箱导出生成的文件与physics camera sensor物理相机传感器不兼容，blackbox 选项需为False。

3)物理摄像头传感器的定义

传感器的参数定义，使用与灯箱相同的轴系。

从Speos输出文件夹中选择导出灯箱“Camera Light Box Export”，选择预定义的辐照度传感器。

为了在没有序列文件的情况下执行模拟，并生成可用于连续模拟的序列文件，physics camera sensor物理相机传感器中的辐照度传感器需要设置为数据分离层：“sequence序列”，并根据“faces面”定义序列。

1、没有序列文件的杂散光模拟（模式1）。

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。模拟两种不同的场景为例：

场景1：相机视场内的直射太阳光源（倾斜角度为20度），创建一个直接模拟，在仿真选项中，将几何距离公差（GDT）设置为0.001 mm，在模拟中添加20度的太阳光源，添加物理相机传感器。设置LXP=True并将LXP的最大路径限制为5e4条射线（以避免大的. LXP文件，但仍然有足够的光线显示所有序列的路径分析）。将光线数设置为5e8，在CPU上运行模拟（使用16核时，模拟时间应少于4分钟）。

打开仿真结果，点击测量图标并最大化测量区域以覆盖整个传感器。改变layer中的sequence以发现从序列1到序列20的射线路径序列。结果表明，第一序列具有较高的收敛性，代表了光学系统的主光路，明亮的紫色斑点，这是由于太阳光源聚焦在成像平面上造成的。高阶序列具有较低的收敛性。这是由于蒙特卡罗光线追踪算法，其中主光路对结果贡献最大。主光路包含总集成能量的93.9%，而其他光序列（杂散光）仅包含6.1%。

场景2：显示光源，测试图位于摄像头前方1.5 m处，复制并粘贴直接模拟，将“ sun ”表面源替换为 Display源。在CPU上运行模拟（使用16核时，模拟时间应少于10分钟）。结果再次表明，第一序列具有高收敛性，代表主光路。

为了提高高阶序列的光线收敛性，现在将仿真结果中生成的*.OptSequence文件添加到physics camera sensor物理相机传感器（模式2），并重新运行模拟，只考虑20个最具能量的射线路径序列。

2、序列文件杂散光模拟（模式2）

场景1：相机视场内的直射太阳光源（倾斜角度为20度），定义physics camera sensor并添加OptSequence”文件位于“Speos output file”目录下，以定义physics camera sensor物理相机传感器。创建一个直接模拟，选择sun和physics camera sensor，在CPU上运行仿真（使用16核时，仿真时间应小于6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。改变layer以评估序列1到20。所有序列都表现出更高的收敛性，这允许在高阶序列中进行杂散光分析。

场景2：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。

使用physics camera sensor物理相机传感器的最终杂散光分析结果（前10个序列）：