| 小火龙果 |
2024-03-25 17:08 |
SYNOPSYS 光学设计软件课程六十五：VR 眼镜 pancake 光学设计
本文中，介绍的就是如何利用 SYNOPSYS 软件建模设计一个三片式 pancake 折叠式光学系统。 SiojOH
y=9a2 [3Dz
以下是初始结构参数，如下表所示： eHv~?b5l
"r cPJX
[attachment=127304] oD{V_/pdx
/Re1QS
[attachment=127314] 2EE/xnwX
l@1f L%f
光学系统的结构图，如下图所示： &:]_a?|*S
oZ6xHdPc4
[attachment=127303] 6z%3l7#7Yi
.j88= t0
这个三片式的 Pancake 系统沿光轴由人眼侧至显示屏侧依序包括：光源、第一片透镜、PBS、四分之一波片 QWP、第二片透镜、第三片透镜。 spO?5#
j K[VE hs
其中 PBS 可以反射某种偏振方向的光，并且透射与该反射偏振光垂直正交的偏振光；四分之一波片 QWP 可以改变偏振光的状态，可以将线偏振光与圆偏振光相互转化；第三片透镜右侧S6镀有半透半反膜层。第二片透镜右侧S2镀有S反P透膜层。 8f^URN<x
A G} '
W
实际应用中，从显示屏发出的圆偏振光（假设为左旋）通过半透半反镜（第三片透镜）进入光学系统。当穿过第二片透镜和 Half Mirror 时，透射50%的光并保持左旋圆偏振光（LCP）。然后，通过 QWP 将其转化为S偏振光。PBS 反射S偏振光，重新通过 QWP ，转化成为左旋圆偏振光（LCP），穿过第二片透镜，到达半透半反镜（第三片透镜）右侧S6时反射当前50%的光，变成右旋圆偏振光（RCP），重新穿过第二片透镜和第三片透镜，经过 QWP 变为P偏振光，在 PBS 发生透射，最终达到出瞳。因为 Half Mirror 的存在，理论上系统的效率为25%。 \07V h6cj
a^[io 1}-
设计流程： q(.%f3(
58e{WC
先按照设计参数建模。 w?M*n<)
O
SYNOPSYS 支持多种基本及复杂面型： =q
xcM+OX1
1.先定义好系统物方参数等信息 WS (@KN
Q H\*l~;B\
设定系统单位为mm,镜头表面数设定为16，其他选项保持为默认情况 (!X:[Ah*$
7C2/^x P
[attachment=127305] vo7 1T<K
D4#,9?us
波长在默认的可见光波段中添加0.5461波段，权重设定为1，并设定为短波长 )CR8-z1`
[attachment=127309] ) STt 3.
E= s`$ A
物方参数部分设定， P#ru -0DD
选择有限远物模式，距离为-1000，视场角设定为47.5°； $ Uewv
+
光阑固定为1表面； &<UOi@
选择用户定义的孔径，孔径类型为圆形，尺寸为5； #i2q}/w5`C
3;:xEPb._6
光瞳 YMP1 输入为5 =:"@YD^a4
b:O4d<+ %
[attachment=127315] |?8CV\D!
-IX;r1UD
2.根据光线到达的序列，选择面型并按照序列设置面型参数； Wnf`Rf)1z
请评论留言获取镜头文件代码 BMX x(W]
# UWQ (+F
3.定义孔径及空间位置； ae!_u
\$
'!1lK
[attachment=127306] GtGToI
A{+ZXu}
[attachment=127308] P{>T?-Hj
R2J3R5 S=[
查看实体模型图： .!6ufaf$
"R9kF-
[attachment=127307] } +=@Ci
IB;y8e,
进行像质分析： \'p7,F{:>5
@ ic s
网格畸变 "t\9@nzdX
R,^FJ
[attachment=127310] 3QR-8
Ppp&3h[dW)
RMS 光斑半径 \Fj4G y?MW
1gm{.*G
[attachment=127311] s[s^z<4G
pEaH^(I*
基本 PSF XqwdJND
[attachment=127312] r}5GJ|p0
r pXw 8
镜头基本参数 K
6 G n
U NAuF8>K
[attachment=127313] d*AV(g#B
PCIC*!{
至此，一个初步的 VR pancake 的基本模型就已经搭建完毕，各位读者可以尝试对此案例进行搭建，也可以在本文的基础上对此文件做进一步像差优化、结构调整或杂散光分析等操作，感谢阅读。 {MEU|9@
Y
|
|