ZEMAXR近眼显示应用（AR/VR/MR）—全息波导头盔显示解决方案
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=2In; 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。
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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。
<!(n5y_ 2`U&,,-Mf 一：波导模型，核心要点
%9Fg1LH42r 1. 此波导可分别定义覆盖层，衬底层及导波层折射率
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2. 此波导可以定义入射窗，出射窗的位置及大小
OBSJbDqT 3. 此波导支持扩展光瞳（分束镜片，Lumus公司产品LOER方案）
5g2+Ar( 4. 此波导可以方便的定义分束镜片的数量
N,Bs% p#1 5. 此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度
: {Z^ _;Tf 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
cS7!,XC 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
deY<+! 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）
:P"Gym E8<i PTJs 实例1：Lumus的LOER波导分束镜方案
I>Yp =R B[X6A Qj}d （Lumus的LOER波导分束镜方案）
-- FtFo W)hby`k }TL"v|ny6; :+!b8[?Z 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
t O>qd#I 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,UgTxZ !P3|T\|]+ i UB ni&B 实例2：波导与衍射光栅搭配耦合
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BZshTP[` （两块透射位相型光栅） （两块反射型全息布拉格体光栅）
] #.# ]}= .utL/1Ej 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
?%ntO] a. 理想闪耀型
)D*xOajo+l b. 正弦位相型
?3N8 6Qj c. 方波位相型
{HnOUc\4 d. 表面全息型
CNYchE,} e. 二元位相型
jQ}| ]pj+ &,7(Wab a.衍射效率随
波长的变化曲线(正弦型)
^%JWc 3jZ pBkPn+@ M-|2W~YU {A w3Itef b.衍射效率随入射角的变化曲线（正弦型）
Cz)D3Df^ 3 2D/%dHC 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）
) wd~639U 1j,Y h +(s/o?\ `,[ c??h a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系
LJ3UB Z5A<T C/: 8t! "K_Mkx b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系
wf1DvsJQl ^XVa!s,d xW~@V)OH c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系
.Oh$sma1 ;7>--_?= XZGy h X7 实例3：波导搭配两个反射型体全息光栅（非序列模式）
N0 C5FSH 0=&]!WRT 显示屏经过投影成像镜头，通过体光栅将光束耦合到波导，然后通过另外一块体光栅将光束耦合导出至人眼，此处人眼用一块理想
透镜模拟。更精确的人眼模型，请参考：
yI<'J^1C[ http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax n0q( EQy1U http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye "o^zOU CuNHDYQ&3 [^ f`D%8o 6}$cDk`dz 9qA_5x%"%u 非序列模式：光斑点查看
QCw<* Id+ 'P#I< ?vB sx\7Z#| 非序列模式：几何MTF（新的OpticStudio版本支持）
m<4Lo0?nS S\ m]z e A )cb 实例4：序列模式下查看衍射PSF,MTF等，简单的系统搭建如下
(%Rs&/vU~ 3Y8
V?* 1| @gOg s 点列图
;21JM2JI8 JV>OmUAk 衍射PSF
(x@"Dp=MZW we9AB_y 1Rh&04O>VL 几何MTF
; o\wSHc %O${EN ;D:v@I$I 衍射MTF
mfvQ]tz_+ ITV}f# q'q{M-U< 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）。
:?J$ +bm} ra 1hdf0" 详情请咨询：
sales@ueotek.com 027-87878386
