ZEMAXR近眼显示应用(AR/VR/MR)—全息波导头盔显示解决方案
dj(&"P GYQ:G= 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。
sG#O s .Xp,|T 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。
n+sv2Wv: eG(YORkR 一:波导模型,核心要点
Sc{&h8KMTb 1. 此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率
Hb*Z_s 2. 此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小
uxL+oP0 3. 此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案)
Uzvd*>mv 4. 此波导可以方便的定义分束镜片的数量
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C 5. 此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度
H][TH2H1 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
5lHt~hB\ 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
IQ\!wWKmY 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)
wry`2_c s3A(`heoq 实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案
f91]0B`C Ag0w8F (Lumus的LOER波导分束镜方案)
Bv~^keuj3t Awfd0L;9 BTr
oe=R Fu{VO~w
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
0cB]:*W 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)
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H )2y [#Blo 实例2:波导与衍射光栅搭配耦合
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DQOar>d ^jL)<y4` e}2?)B`[ (两块透射位相型光栅) (两块反射型全息布拉格体光栅)
~`e!$= -<x% 二:位相型全息光栅,支持衍射效率及公差分析,支持如下全息光栅
I\1E=6" a. 理想闪耀型
*<cRQfA1 b. 正弦位相型
&J/!D# c. 方波位相型
gHp4q!SJ7 d. 表面全息型
"Fmq$.$% e. 二元位相型
GtmoFSZ XO?WxL9k] a.衍射效率随
波长的变化曲线(正弦型)
/>Zfx. Aj6 /[Fk>Vhp M)K!!Jqh Vr1r2G2 b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型)
a+z>pV| ][Tw^r& 三:体全息(布拉格)光栅,支持透射型及反射型,支持衍射效率计算及公差分析,支持多种物光,参考光输入模式(用于构建干涉条纹,形成光栅周期分布)
_s#J\!F 7n .A QII uHquJQ4 Nz{qu}dt a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系
[4qvQ7Y
! t5l<Lm) oD2! [& b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系
81#x/&E] P2ySjgd nO6UlY c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系
kygj" @EX mgjcA5z L=#B>Eu 实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式)
L8.A| D`41\#ti 显示屏经过投影成像镜头,通过体光栅将光束耦合到波导,然后通过另外一块体光栅将光束耦合导出至人眼,此处人眼用一块理想
透镜模拟。更精确的人眼模型,请参考:
z I9jxwXU http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax nO`[C=| http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye }duqX R +-t&li%F 76[qFz ok ,O/|E}? ByoI+n* U 非序列模式:光斑点查看
-|#/KKF ~,F]~|U7l y<IHZq`C3 非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持)
g; R =?Co<972Z ;gHcDnH) 实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下
[Ti' X# dXn$XGF%R 0 "@J*e# 点列图
56c3tgVF {1UU `d 衍射PSF
7dB_q}< jl;N
Fk% +c]D2@ctG 几何MTF
Y._ACQG3 =dKk #* H^B,b!5i 衍射MTF
?o]NV v8uUv%Hkd `K$;K8! 1 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)。
w5-^Py gi:M= 详情请咨询:
sales@ueotek.com 027-87878386