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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 E mG':K(  
    3EkCM_]  
       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。 ad)jw:n  
    v'RpsCov  
    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。 Aqy y\G;  
       #z6[ 8B  
    一:波导模型,核心要点 <$z6:4uN_  
    1.      此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率  3-~*  
    2.      此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小 aQ.QkM Z  
    3.      此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案) pKZRgA#kN  
    4.      此波导可以方便的定义分束镜片的数量 9[2qgw\D  
    5.      此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度 T3wQRn  
    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 )_C+\K*  
    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 ZNDn! Sj  
    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) `D-P}hDm!  
    u}r>?/V!  
    实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案 b!p]\B!  
                S4 j5-  
    (Lumus的LOER波导分束镜方案) DplS\}='s  
    atiyQuT6Wh  
    lQl!TW"aO  
    =Gv*yR*]t  
    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 ~7=eHU.@  
    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) zsM2R"[X  
       ThvgYv--B  
    / f5q9sp8  
    实例2:波导与衍射光栅搭配耦合 yopC <k  
    LUs)"ZAi|  
                                     &2,3R}B/  
    (两块透射位相型光栅)                         (两块反射型全息布拉格体光栅) O*7vmPy  
    6,;dU-A+  
    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 ~U r  
    a.      理想闪耀型 ~] &yHzp2  
    b.      正弦位相型 "hmLe(jo}  
    c.       方波位相型 ]-j.\+(*  
    d.      表面全息型 ]4ib^R~Z  
    e.      二元位相型 $-)T  
    `5Bv2 wlIV  
             a.衍射效率随波长的变化曲线(正弦型) >^6|^rc  
    ;~-ZN?8   
    a,|Hn  
    @cr/&  
                    b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型) I A%ZCdA;  
    %*zV&H   
    三:体全息(布拉格)光栅,支持透射型及反射型,支持衍射效率计算及公差分析,支持多种物光,参考光输入模式(用于构建干涉条纹,形成光栅周期分布) ?6W v["%  
    v<@3&bot  
    3+l8VX&u!  
    2YDD`:R  
    a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系 pwH*&YU  
    =Vm3f^  
    6:~<L!`&  
              b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系 )1 f%kp#]  
    htT9Hrx  
     J8-K  
    c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系 O3V.4tp  
    5X>K#N  
    BG6.,'~7o  
    实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式) AGl#f\_^  
    [_eT{v2B4  
    显示屏经过投影成像镜头,通过体光栅将光束耦合到波导,然后通过另外一块体光栅将光束耦合导出至人眼,此处人眼用一块理想透镜模拟。更精确的人眼模型,请参考: hg %iv%1B'  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax l 88n*O  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye ]=o1to-  
    ;Fo7 -kK  
    D<hX%VJ%M  
    /lC,5y  
    ?)ct@,Ek$  
                    非序列模式:光斑点查看 2n+ud ?|l  
    3:O|p[2)L  
    2$o#b .  
            非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持) R$ !]z(  
    (*M0'5  
    h3bQ<?m  
    实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下  ,)uW`7  
    r$v \\^?2  
    /!JxiGn  
    点列图 _&(L{cFx6  
    k')H5h+Q=  
    衍射PSF %K+hG=3O  
    9@ 4]t6h[  
    ,SPgop'  
    几何MTF *s#6e}  
    k`o8(zPb  
    tU$n3Bg  
    衍射MTF ,RDWx  
    rb}fP #j  
    ^rs{1S  
    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)。 ZeY|JH1  
    ,na}' A@a`  
    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 3bXfR,U  
    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 k'|yUJ,