ZEMAXR近眼显示应用(AR/VR/MR)—全息波导头盔显示解决方案
jR&AQ-H& ni x1_Wo; 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。
awa$o k ihO~< 因此选择合适的
光学设计软件,进行仿真,
优化及公差分析,将为您的工作助力,事半功倍。本文通过定制化的模块,利用ZEMAXR对此类
光学系统进行了细致的研究。ZEMAXR作为光学行业的标杆性软件,得到了业内广泛的认可,不仅在传统光学,几何光学领域应用广泛,通过此文我们可以看到,对前沿类光学研究诸如衍射光学等也是一款利器。我们利用ZEMAXR结合定制化的模块,为您提供系统级的解决方案,涵盖显示系统,成像
镜头,波导,衍射光栅,人眼模型,支持衍射效率计算,优化,公差分析及杂散光分析。
(T0%H<#+ K-*q3oh
G 一:波导模型,核心要点
~2*8pb 4 1. 此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率
L1E\^) 2. 此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小
BpKgUwf;C 3. 此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案)
k"2xyzt* 4. 此波导可以方便的定义分束镜片的数量
D2}nJFR
] 5. 此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度
M0zlB{eH 6. 此波导可以方便的定义分束镜片的反射率/透射率,来保证光瞳扩展区域多出射光束的能量均匀性
FucLcq2Z 7. 此波导可以“一键”检验入射光束是否满足全反射条件,并过滤掉不满足全反射条件的光束
,, G6L{&Z 8. 此波导可以搭配全息光栅、体光栅(光栅支持衍射效率计算,支持优化及公差分析)
:S5B3S@| i
bwnK?ZA 实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案
j/xL+Y(= fX2PteA0qX (Lumus的LOER波导分束镜方案)
Zj8aD-1]U^ ! G+/8Q^ ii@O&g O{9h'JU 左图:4个分束镜片具有相同的反射/透射比,但会导致出射的4束光能量上分布不均匀
Q[k7taoy 右图:合理的控制优化4个分束镜片反射/透射比,来使得输出的4束光能量分布均匀(扩展光瞳上的能量分布均匀)
3q.O^`y FU PDcZno? It@ak6u? 实例2:波导与衍射光栅搭配耦合
Mb(aI!;A V/G'{ q ]l'W=_XDg (两块透射位相型光栅) (两块反射型全息布拉格体光栅)
eOQUy+ 6Hn3 二:位相型全息光栅,支持衍射效率及公差分析,支持如下全息光栅
/IC7q?avQN a. 理想闪耀型
+)fl9>Mb b. 正弦位相型
0iX;%SPYz c. 方波位相型
pcw^W
d. 表面全息型
/*bS~7f1 e. 二元位相型
[$Ld>`3 D`lTP(] y a.衍射效率随
波长的变化曲线(正弦型)
5Qik{cWxBq lc=C mq?5|` 8vM}moper b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型)
( {H5k'' rQbL86+ 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)
)-2o}KU]> gHC -Y 0_ HhaUC?JtSK {7)D/WY5 a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系
u5EHzoq d\dt}&S 5 MX?K3=j @> b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系
V>j6Juh 78\:{i->ta ":*PC[)W c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系
~: f9, N(@'L43$V ubIGs|p2c 实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式)
pI
|; b$nXljV4? 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:
!c\d(u http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax 0!rU,74I= http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye @#}9?>UV (KHTgZ6 QtQku1{ tqIz$84G IBWUeB:b 非序列模式:光斑点查看
Zg|z\VR !=#E/il, U%ce0z 非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持)
!Ljs9 =UF k=O2s'F` mk1;22o{TX 实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下
Ay!=Yk^~ vt[4"eU ?MuM _6 点列图
1<^"OjQ 86~HkHliv 衍射PSF
N7*JL2Rnq +}X?+Epm Zbxd,|<| 几何MTF
;"&^ckP V{fYMgv |^Z1 D TAw 衍射MTF
%lV&QQa jcN84AaRFI LGPy>,! 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)。
m~#S76!w 'Ol}nmJ'n 详情请咨询:
sales@ueotek.com 027-87878386