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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 倒序阅读 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 bp8sZK"z  
    ByoI+n* U  
       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。 5<GeAW8ns]  
    # r>)A  
    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。 !2B~.!&   
       [Ti ' X#  
    一:波导模型,核心要点 8M3DG=D  
    1.      此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率 ?:GrM!kq76  
    2.      此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小 7dB_q}<  
    3.      此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案) @ajdO/?(Y  
    4.      此波导可以方便的定义分束镜片的数量 "9c!p  
    5.      此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度 H^B,b !5i  
    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 (u8OTq@  
    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 pIm ]WNX(  
    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) gi:M=  
    YuoErP=P  
    实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案 9*"K+t:  
                lzFg(Ds!f  
    (Lumus的LOER波导分束镜方案) Q[`2? j?  
    C]zgVbu  
    Cx) N;x  
    NXOvC!<  
    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 !"08TCc<  
    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) E}36  
       &7,/^ >">  
    zZ<~yi3A9  
    实例2:波导与衍射光栅搭配耦合 #s}tH$MT#  
    2<2a3'pG  
                                     5(\[Gke  
    (两块透射位相型光栅)                         (两块反射型全息布拉格体光栅) uxq#q1  
    ,=%c e  
    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 .lc gM  
    a.      理想闪耀型 zzKU s"u  
    b.      正弦位相型 \\"CgH-  
    c.       方波位相型 b\t@vMJ  
    d.      表面全息型 r7)iNTQ1  
    e.      二元位相型 B)-P# ,}  
    ?N%5c%oF  
             a.衍射效率随波长的变化曲线(正弦型) %N<>3c<8P  
    Lr>4~1:`  
    0`WZ  
    wK%x|%R[  
                    b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型) JAL"On#c#0  
    l %xeM !}  
    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) lU3Xd_v O  
    gm&O-N"= U  
    5YiBw|Z7 "  
    ;77q~_g$  
    a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系 OoAZ t  
    <gr2k8m6$  
    y\[GS2nTX  
              b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系 M$LzV}k  
    .rbKvd?-}  
    }(if|skau  
    c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系 |.U- yyz  
    a<V* )  
    mc5$-}1V,  
    实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式) : ]JsUb{YK  
     PYYO-Twg  
    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: |=}v^o ZC  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax u&Dd9kMz  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye 4?&CK  
    -wV0Nv(V8  
    / k8;k56  
    ma4r/8Q  
    TMQu'<?V  
                    非序列模式:光斑点查看 > 'KQL?!F  
    h?:Y\DlU'  
    U_,K_6vj  
            非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持) 0H{0aQQ  
    *Cgd?*\7  
    ;w}5:3+  
    实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下 xR;-qSl7Ms  
    $pGk%8l%  
    )Z 3fytY  
    点列图 KPA5 X]  
    HCifO  
    衍射PSF $bKa"T*  
    7e"(]NC84  
    .tb~f@xL  
    几何MTF i=<(fq  
    :+,qvu!M7  
    c$'UfW  
    衍射MTF *lG$B@;rc|  
    .9g\WH#qD|  
    n{Mj<\kL  
    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)。 #UJ@P Dwil  
     D-4 PEf  
    详情请咨询: sales@ueotek.com   027-87878386
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    离线zkfhwlm
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    只看该作者 1楼 发表于: 2018-04-11
    哇好牛
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    只看该作者 2楼 发表于: 2018-05-22
    不错,以后可能用得上
    离线gqy_cdsqbyl
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    只看该作者 3楼 发表于: 2018-06-13
    谢谢!!!
    离线zl朱丽00
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    只看该作者 4楼 发表于: 2018-11-18
    大神  zemax可以仿真一维出瞳的MTF吗 ( gFA? aD<  
    离线智障球
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    只看该作者 5楼 发表于: 2018-11-18
    最近在学习的东西
    离线k0184990
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    只看该作者 6楼 发表于: 2018-11-19
    可分享zemax檔案嗎
    离线hitstory
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    只看该作者 7楼 发表于: 2018-12-05
    这个不错的。
    离线huhuyan
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    只看该作者 8楼 发表于: 2019-02-20
    非常不错
    离线chenzhuangz
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    只看该作者 9楼 发表于: 2019-08-21
    涨知识了,很实用 !/nx=vg p  
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