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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 g]vB\5uA:  
    ;99oJD,  
       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。 d9S/_iCI  
    c%pf,sm'  
    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。 8*0QVFn$  
       #E!^oZm<Z  
    一:波导模型,核心要点 [oU\l+t  
    1.      此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率 NuR7pjNMZ  
    2.      此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小 ~ q-Z-MA  
    3.      此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案) x>EL|Q=?  
    4.      此波导可以方便的定义分束镜片的数量 -8qCCV&1i  
    5.      此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度 >1!u]R<3  
    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 b V  EJ  
    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 8<Iq)A]'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) #b;?:.m\=  
    y`n?f|nf  
    实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案 %J-0%-/_S:  
                B.G6vx4yp  
    (Lumus的LOER波导分束镜方案) !} h) |  
    gaz7u8$A=  
    O ixqou  
    zG_nx3  
    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 7e+C5W*9b  
    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) $t%IJT  
       EF :g0$  
    {`SMxDevc}  
    实例2:波导与衍射光栅搭配耦合 N[W#wYbH  
    !rRBy3&  
                                     6m?<"y8]  
    (两块透射位相型光栅)                         (两块反射型全息布拉格体光栅) N0S^{j,i  
    4O-LLH  
    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 Ps@']]4>W  
    a.      理想闪耀型 DehjV6t  
    b.      正弦位相型 B%\&Q @X  
    c.       方波位相型 bI ;I<Qa  
    d.      表面全息型 UPGUJ>2Z  
    e.      二元位相型 p48enH8CO  
    *w@ 1@6?j  
             a.衍射效率随波长的变化曲线(正弦型) CPy>sV3Ru0  
    .hx(9  
    v1{j1~ZR  
    ;:bp?(  
                    b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型) 1+*sEIC"  
    hYzP6?K"  
    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) .*` ^dt  
    x,mt}>  
    iz-z?)%  
    2|bt"y-5r  
    a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系 < ?B3^z$  
    ;'{7wr|9  
    0~U%csPHt  
              b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系 W2X`%Tx0  
    ~b]enG5xS4  
    :^kAFLU  
    c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系 7vZO;FGtG  
    Dazm8_x  
    ;w. la  
    实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式) v Z]j%c@  
    H[.)&7M\  
    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: %@C8EFl%3  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax @Pcgm"H<  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye *>W<n1r@]  
    }T$BU>z33N  
    YtvDayR>  
    7<WUj K|  
    ~RVlc;W  
                    非序列模式:光斑点查看 m OUO)[6y  
    i_N8)Z;r  
    Kfb(wW  
            非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持) (UkDww_!  
    %mss{p!d6  
    K*5gb^Ul  
    实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下 W<)nC_$  
    a&JY x  
    o;6~pw%  
    点列图 QP\:wi  
    'sI ne>  
    衍射PSF gN<7(F  
    E\D,=|Mul  
    pv0|6X?J"  
    几何MTF RTlC]`IGT  
    b|AjB:G  
    >/\TG8t,f  
    衍射MTF T`@brL  
    ?n{m2.H  
    k -jFT3b$  
    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)。 Y$v d@Q  
    ;O)*!yA(GG  
    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 r{?qvl!q  
    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 W:WRG8(F