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    [原创]ZEMAX 近眼显示应用(AR/VR/MR)—全息波导头盔显示解决方案 [复制链接]

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    离线optics1210
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2018-01-11
    ZEMAXR近眼显示应用(AR/VR/MR)—全息波导头盔显示解决方案 r-=#C1eY&  
    nD|Bo 9  
       近来,波导与衍射光栅在近眼显示方面得到了极大的应用,利用全息波导完成图像传输和显示,极大的压缩了光学结构的复杂性,使得器件向质轻,小型化方向发展,使得穿戴设备更方便、轻巧,是未来智能光学发展的一大应用趋势。此类光学研究的核心技术聚焦在波导及全息光栅的研究上,如果要产品化,也必须要考虑加工及公差的影响。 rcAx3AK.  
    {o AJL  
    因此选择合适的光学设计软件,进行仿真,优化及公差分析,将为您的工作助力,事半功倍。本文通过定制化的模块,利用ZEMAXR对此类光学系统进行了细致的研究。ZEMAXR作为光学行业的标杆性软件,得到了业内广泛的认可,不仅在传统光学,几何光学领域应用广泛,通过此文我们可以看到,对前沿类光学研究诸如衍射光学等也是一款利器。我们利用ZEMAXR结合定制化的模块,为您提供系统级的解决方案,涵盖显示系统,成像镜头,波导,衍射光栅,人眼模型,支持衍射效率计算,优化,公差分析及杂散光分析。 Iq(BH^K  
       XNsMXeO]&  
    一:波导模型,核心要点 Ee^2stc-  
    1.      此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率 PU[] Nw  
    2.      此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小 ] vQn*T"^  
    3.      此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案) 0rooL<~fa  
    4.      此波导可以方便的定义分束镜片的数量 J&2cf#  
    5.      此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度 *$Bx#0J8  
    6.      此波导可以方便的定义分束镜片的反射率/透射率,来保证光瞳扩展区域多出射光束的能量均匀性 6ID@0  
    7.      此波导可以“一键”检验入射光束是否满足全反射条件,并过滤掉不满足全反射条件的光束 K '7M\:zy  
    8.      此波导可以搭配全息光栅、体光栅(光栅支持衍射效率计算,支持优化及公差分析) b@"#A8M  
    L~=h?C<  
    实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案 ,x&T8o/a  
                g=Rl4F]  
    (Lumus的LOER波导分束镜方案) ;5M I8  
    22(7rUkI  
    6;Wns'  
    CN+[|Mz*p  
    左图:4个分束镜片具有相同的反射/透射比,但会导致出射的4束光能量上分布不均匀 |L,_QXA2  
    右图:合理的控制优化4个分束镜片反射/透射比,来使得输出的4束光能量分布均匀(扩展光瞳上的能量分布均匀) .7_<0&kW  
       :;HJ3V;  
    ) 7w%\i{M  
    实例2:波导与衍射光栅搭配耦合 IN~Q(A]Z%  
     ]?M3X_Mq  
                                     \AQ*T`Dq  
    (两块透射位相型光栅)                         (两块反射型全息布拉格体光栅) M8(N9)N  
    Z^wogIAV  
    二:位相型全息光栅,支持衍射效率及公差分析,支持如下全息光栅 ~U}0=lRVS  
    a.      理想闪耀型 E9<oA.  
    b.      正弦位相型 *: }9(8d  
    c.       方波位相型 #%5[8~&  
    d.      表面全息型 $MhfGMk!'  
    e.      二元位相型 N3"O#C  
    wkc)2z   
             a.衍射效率随波长的变化曲线(正弦型) c'O"</  
    1UdET#\  
    )jm!bR`  
    V(wm?Cc]  
                    b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型) oR[-F+__  
    k}18 ~cWM  
    三:体全息(布拉格)光栅,支持透射型及反射型,支持衍射效率计算及公差分析,支持多种物光,参考光输入模式(用于构建干涉条纹,形成光栅周期分布) S+2we  
    _D.4=2@|l8  
    E7 mB=bt>=  
    J@$KF GUs  
    a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系 DXyRNE<G[C  
    &Zy%Zz  
    >W>3w  
              b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系 x<d2/[(}mT  
    o&-D[|E|  
    zpgRK4p,I"  
    c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系 efN5(9*9R  
    y8%QS*  
    Yc^;?n`x  
    实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式) 6 H{G$[2  
    0H!J  
    显示屏经过投影成像镜头,通过体光栅将光束耦合到波导,然后通过另外一块体光栅将光束耦合导出至人眼,此处人眼用一块理想透镜模拟。更精确的人眼模型,请参考: 0(qtn9;=2  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax o*_arzhA  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye xlIVLv6dO  
    SR>(GQ,m0;  
    >v#6SDg  
    9KCeKT>v  
    ;suY  
                    非序列模式:光斑点查看 6v?tZ&, G  
    d C>[[_  
    /`s{!t#Y  
            非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持) =[do([A  
    pgd9_'[5  
    <H,E1kGw9  
    实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下 YgV"*~  
    1$_|h@  
    __%){j6  
    点列图 XcFu:B  
    z?<Xx?Kk  
    衍射PSF bt=z6*C>A  
    -[}AhNYK  
    HC!5AJ&+}v  
    几何MTF U{ 52bH<  
    ]kdU]}z  
    F]GX;<`  
    衍射MTF :d1Kq _\K  
    X"!tx  
    T&ib]LmR  
    由于人眼是大像差系统,衍射效应一般不明显,从速度上考虑可以优先使用几何的光斑尺寸及几何MTF进行优化及公差分析(此时也考虑光栅的衍射效率)。 E3V_qT8  
    ;iA$yw:  
    详情请咨询: sales@ueotek.com   027-87878386
     
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    离线小西安惠
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    只看该作者 18楼 发表于: 2022-05-26
    哇,感谢无私分享
    离线townsailor
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    只看该作者 17楼 发表于: 2022-04-28
    很不错,学习了!!!! LHMA-0$?)  
    离线ronehwa
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    只看该作者 16楼 发表于: 2022-01-25
    really useful information, push it.
    离线yanye321
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    只看该作者 15楼 发表于: 2021-12-25
    有相关案例分享吗?有偿的!
    离线420200590
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    只看该作者 14楼 发表于: 2021-05-06
    学习学习
    离线apal0069
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    只看该作者 13楼 发表于: 2020-09-09
    好内容,我啥时候也能精通12啊
    离线oejunzuo
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    只看该作者 12楼 发表于: 2020-04-29
    涨知识呀
    离线zhouxin1991
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    只看该作者 11楼 发表于: 2020-04-17
    有文件就好了,正想学习呢
    离线林立凯
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    只看该作者 10楼 发表于: 2019-11-01
    这种目视系统的奈奎斯特频率怎么算呢