首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> CODE V,OSLO -> Code V光学软件在AR/VR光学模组开发中的应用 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

wavelab86 2025-05-13 11:00

Code V光学软件在AR/VR光学模组开发中的应用

随着增强现实(AR)与虚拟现实(VR)技术的快速发展,光学模组作为实现沉浸式体验的核心组件,其设计复杂度与性能要求持续提升。CodeV作为全球领先的光学设计软件,凭借其精准的仿真能力、全局优化算法及多物理场耦合分析能力,已成为AR/VR光学模组开发的核心工具。本文将从技术挑战、CodeV核心功能、行业应用及典型案例等维度,深入探讨其在该领域的创新实践。 RK"dPr  
Aw9^}k}UfD  
    一、AR/VR光学模组开发的技术挑战 q;t T*B W  
Vk@u|6U'  
    AR/VR光学模组需在有限体积内实现高分辨率、大视场角(FOV)、低畸变及轻量化设计,其技术难点主要体现在以下方面: ^<[oKi;>  
p24sWDf  
    光学系统微型化 p>|;fS\`@}  
m0XK?;\V  
    AR眼镜需将光学元件厚度压缩至毫米级,同时保持成像质量。例如,某厂商AR眼镜的自由曲面波导模组厚度仅为3mm,但需实现50°视场角与90%以上亮度均匀性。 |UBR8  
)bw^!w)  
    复杂光路耦合 yhgHwES"  
{u3^#kF  
    波导式AR系统需通过光栅实现光线的高效耦入与耦出,同时控制衍射效率与彩虹效应。例如,表面浮雕光栅(SRG)需优化周期、占空比及深度参数,以实现RGB三色光的均匀衍射。 Y -o*d@  
7PHvsd"]p  
    多物理场耦合 ]0V~|<0c  
|W`1#sP>  
    光学元件在热应力、机械振动等环境下的形变需精确模拟。例如,硅基光波导在封装过程中可能因应力产生微米级形变,需通过多物理场耦合分析优化设计。 y%`^* E&  
/|`;|0/2  
    人眼感知适配 8O("o7~"  
L ?4c8!Q  
    光学模组需匹配人眼瞳距(IPD)及调节能力,避免视觉疲劳。例如,某AR眼镜支持60-70mm瞳距调节,并通过动态聚焦透镜缓解辐辏调节冲突(VAC)。 `3/,-  
n=L;(jp<j  
    二、CodeV的核心功能:赋能AR/VR光学设计 a}0\kDe  
a?M<r>  
    CodeV通过以下功能模块,系统性解决AR/VR光学模组开发中的技术难题: =n i&*&  
Y'%sA~g  
    1.复杂表面建模与优化 l3b$b%0'  
t 0nGZ%`  
    自由曲面设计 2 ,E&}a|;b  
-O^b  
    CodeV支持基于Forbes2D-Q多项式的自由曲面建模,可精确控制表面形貌。例如,在ARBirdbath光学系统中,自由曲面棱镜通过非对称设计实现视场角与体积的平衡,畸变率低于10%。 i1\xZ<|0  
b ]1SuL  
    衍射光学元件(DOE)建模 =JX.* MEB  
+:mj]`=  
    软件内置衍射光学属性建模工具,可模拟光栅的衍射效率与级次分布。例如,在SRG波导设计中,通过调整光栅参数,可将RGB光的耦出效率优化至85%以上,同时抑制彩虹效应。 O&E1(M|*>  
gO gZ  
    2.全局优化与多目标约束 %* vYX0W"  
Uk6Y6mU V  
    GlobalSynthesis®算法 x4 4)o:  
('OPW&fRG  
    该算法可同时优化多个设计参数(如曲率半径、厚度、材料折射率),并满足视场角、MTF、畸变等多目标约束。例如,在VR饼干镜头设计中,全局优化算法将系统MTF在50lp/mm处提升至0.4以上,同时将模组厚度压缩至15mm。 VKS:d!}3E  
5i83(>p3]e  
    玻璃优化与局部色散控制 v^HDR 3I  
>.\G/'\?  
    CodeV支持基于玻璃库的全局优化,可自动筛选最佳材料组合。例如,在侦察镜头设计中,通过玻璃优化将二级光谱色差降低至0.005mm以内。 e7>)Z  
el;^cMY  
    3.多物理场耦合分析 1Jd82N\'  
yQM7QLbTk  
    热-机械-光学耦合仿真 uy~5!i&  
* 8kg6v%  
    软件支持将封装应力形变数据导入光学模型,实现多物理场耦合分析。例如,在硅光芯片耦合器设计中,通过耦合分析将耦合损耗优化至0.5dB以下。 zf5s\w.4  
M5: f^  
    偏振控制与杂散光分析 W6E9  
iG6 ^s62z7  
    CodeV可模拟偏振光在光学系统中的传播,并优化镀膜工艺。例如,在车载激光雷达接收端设计中,通过偏振控制将杂散光抑制至-60dB以下,提升信噪比20dB。 C>:F4"0  
nxA]EFS  
    4.成像质量评估与公差分析 $_@~t$  
v}+axu/?  
    2D/3D成像质量评估 rcF;Lp :  
OzX\ s=  
    软件提供点列图、波前图、MTF曲线及2D影像模拟工具,可全面评估系统性能。例如,在AR眼镜设计中,通过2D影像模拟预测虚拟图像与真实场景的叠加效果,确保视场均匀性。 ~ AS2$  
{ylc 2 1  
    TOR公差分析算法 %R7Q`!@8  
43A6B  
    该算法可对MTF、波前误差等性能进行公差分析,并生成累积概率图。例如,在显微镜物镜设计中,通过公差分析将良品率提升至95%以上。 HJ !)D~M{  
*<Fz1~%*  
    三、行业应用:从消费电子到工业制造 V4l`Alr\L  
\G#Qe*"'K  
    1.消费级AR眼镜 }Xrs"u,  
!})/x~~e  
    波导式AR设计 gTH1FR8$y  
gD@ &/j7  
    CodeV支持几何光波导与衍射光波导的全流程设计。例如,在SRG波导AR眼镜中,通过优化光栅参数实现50°视场角与85%透光率,同时将彩虹效应控制在可接受范围内。 eW1$;.^  
9hmCvQgtf  
    自由曲面棱镜AR Olj]A]v}  
dV<M$+;s]  
    在Birdbath架构中,CodeV通过自由曲面设计实现视场角与体积的平衡。例如,某AR眼镜采用自由曲面棱镜,将模组厚度压缩至8mm,同时保持40°视场角与90%亮度均匀性。 ,B5Ptf#  
O->i>d  
    2.VR头显光学系统 4CW/  
h<Yn0(.  
    菲涅尔透镜与折叠光路 OcQ_PE5\  
~V`D@-VND  
    CodeV可优化菲涅尔透镜的齿形参数,减少杂散光与眩光。例如,在某VR头显中,通过优化将系统MTF在50lp/mm处提升至0.3以上,同时将模组厚度压缩至30mm。 6pLB`1[v  
-=Q_E^'  
    Pancake光学模组 MPAZ%<gmD  
/A9Mv%zjk  
    在超短焦Pancake设计中,CodeV通过全局优化算法平衡视场角、眼动范围(EyeBox)与体积。例如,某VR设备采用Pancake光学模组,实现100°视场角与15mm眼动范围,同时将模组厚度压缩至20mm。 d?v#gW  
Bag2sk  
    3.工业级AR/VR设备 69dFd!G\  
@1*lmFq'kV  
    医疗内窥镜AR &M6)-V4  
6!n"E@Bwu  
    CodeV支持消热差设计与高分辨率成像。例如,在医用AR内窥镜中,通过优化将工作距离误差控制在±0.01mm以内,并实现4K分辨率成像。 5caYA&R  
9x;/q7  
    军事头盔显示器(HMD) T!"<Kv]J  
eG"iJ%I  
    在夜视与热成像融合系统中,CodeV通过多光谱优化提升目标识别能力。例如,某军用HMD支持可见光、近红外与热成像三模融合,视场角达60°,分辨率达1920×1080。 Zj<oh8  
p0qQ(  
    四、典型案例:技术落地的实践验证 ' uo`-Y  
8MX/GF;F  
    1.AR眼镜波导模组优化 _a+0LTo".  
;wL *  
    某AR眼镜厂商采用CodeV设计SRG波导模组,面临以下挑战: AU^Wy|i5Q  
[l- zU}u&v  
    需求:实现50°视场角、85%透光率,并抑制彩虹效应。 ?OZbns~  
hX`WVVoF  
    解决方案: 7Kk rfJqN  
nKu`Ta*fX  
    通过CodeV的衍射光学建模工具优化光栅参数,将RGB光耦出效率提升至85%以上。 >h[tHM O  
Co[[6pt~  
    采用全局优化算法调整波导厚度与光栅周期,将彩虹效应强度降低至0.1%以下。 o4w+)hh  
Pu/0<Orp7  
    成果:模组厚度压缩至3mm,视场角达50°,亮度均匀性超90%,彩虹效应不可见。 [O"i!AQ  
O<6/0ub&+h  
    2.VR头显Pancake光学模组设计 X-:Ni_O\ty  
Mky$#SI11  
    某VR设备厂商采用CodeV开发超短焦Pancake光学模组,面临以下挑战: iL|*g3`-f  
iN`/pW/JE  
    需求:实现100°视场角、15mm眼动范围,并将模组厚度压缩至20mm。 {@Diig  
`Jm{K*&8Q  
    解决方案: 0qG[hxt%  
Xuh_bW&zF  
    通过自由曲面设计优化反射镜曲率,平衡视场角与体积。 j"94hWb  
*XniF~M  
    采用全局优化算法调整透镜间距与材料折射率,将眼动范围提升至15mm。 i$"FUC~'  
A'[A!NL%  
    成果:模组厚度仅20mm,视场角达100°,眼动范围15mm,MTF在50lp/mm处达0.35。 aI8wy-3I  
+bdkqdB9  
    3.工业AR内窥镜成像系统开发 )@R:$l86  
LaN4%[;X1-  
    某医疗设备公司采用CodeV设计AR内窥镜成像系统,面临以下挑战: "5{Yn!-:  
Cf`UMQ a  
    需求:实现4K分辨率、±0.01mm工作距离误差,并支持屈光度调节。 <i]%T~\Af)  
lz{>c.Ll[  
    解决方案: s3J T1TX  
=_^g]?5i  
    通过消热差设计优化透镜组布局,将热漂移误差控制在±0.005mm以内。 \?3];+c9  
c}QQ8'_  
    采用全局优化算法调整透镜曲率与间距,将工作距离误差优化至±0.01mm。 Z: T4Z}4N  
\R79^  
    成果:分辨率达4K,工作距离误差±0.01mm,支持-5D至+3D屈光度调节。 (a^F`#]  
,ypxy/  
    五、未来展望:技术演进与生态构建 a#uJzYB0  
dcHkb,HsO  
    随着AR/VR技术向高分辨率、轻量化及多模态交互方向发展,CodeV将持续迭代核心功能: <}4|R_xY#  
3>L1}zyM]  
    AI驱动的光学设计 !^8'LMY<I  
3J(STIxg  
    未来版本将集成机器学习算法,实现设计参数的智能推荐与优化路径的自动规划。例如,通过深度学习模型预测光栅衍射效率,减少仿真迭代次数。 ][?GJ"O+U  
F&c A!~  
    跨软件协同设计 mY`b|cS3p$  
)9<)mV*EB(  
    CodeV将加强与LightTools、RSoft等工具的互操作性,支持从光学设计到照明分析、杂散光抑制的全流程协同。例如,在AR眼镜设计中,通过联合仿真优化波导与显示模组的耦合效率。 ImF/RKI~ "  
7kJ,;30)  
    云原生与并行计算 6b]vHT|p  
^8MgNVoJ)  
    软件将支持基于云服务器的并行计算,大幅提升复杂光学系统的仿真效率。例如,在超表面透镜设计中,通过云平台实现百万级单元的快速优化。 GbL,k? ey  
0;XnNz3&  
    作为AR/VR光学模组开发的核心工具,CodeV通过复杂表面建模、全局优化算法、多物理场耦合分析及公差优化等功能,系统性解决了微型化、光路耦合与人眼感知适配等关键技术难题。从消费级AR眼镜到工业级医疗设备,其技术价值已渗透至产业链各环节。随着XR技术的持续演进,CodeV将继续推动光学设计范式的变革,为沉浸式体验的普及提供核心驱动力。 Eydk64 5:3  
.5I1wRN49  
    如果您有购买CODEV等光学软件的需求,请通过以下的方式进行咨询! a(J~:wgd  
eA+6-'qN  
    联系人:光研科技南京有限公司徐保平 4Yn*q~f  
"arbUX~d  
    手机号:13627124798
hello2024 2025-05-13 11:52
谢谢,了解一下。
查看本帖完整版本: [-- Code V光学软件在AR/VR光学模组开发中的应用 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计