ZEMAXR近眼显示应用（AR/VR/MR）—全息波导头盔显示解决方案
m3U+ du Z -pyF K\ 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。
- waX#U T= !aQIh 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。
sEoZ1E :0nK`$' 一：波导模型，核心要点
G+ :bL S#: 1. 此波导可分别定义覆盖层，衬底层及导波层折射率
NOF?LV 2. 此波导可以定义入射窗，出射窗的位置及大小
|tG05 +M 3. 此波导支持扩展光瞳（分束镜片，Lumus公司产品LOER方案）
+7Sf8tg\ 4. 此波导可以方便的定义分束镜片的数量
B1y<.1k 5. 此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度
lN);~|IOv7 6. 此波导可以方便的定义分束镜片的反射率/透射率，来保证光瞳扩展区域多出射光束的能量均匀性
U^ B"|lc:[ 7. 此波导可以“一键”检验入射光束是否满足全反射条件，并过滤掉不满足全反射条件的光束
9Tqn zD 8. 此波导可以搭配全息光栅、体光栅（光栅支持衍射效率计算，支持优化及公差分析）
j'k8^ *M6 / p O{2[ 实例1：Lumus的LOER波导分束镜方案
zXQVUhL6 d j3|f{kg{ （Lumus的LOER波导分束镜方案）
'!pAnsXfO lxm*;?j`W ah 4kA LO buRhQ" 左图：4个分束镜片具有相同的反射/透射比，但会导致出射的4束光能量上分布不均匀
A)OdQFet( 右图：合理的控制优化4个分束镜片反射/透射比，来使得输出的4束光能量分布均匀（扩展光瞳上的能量分布均匀）
u06t DJ[ U%D it l<$rqz3D 实例2：波导与衍射光栅搭配耦合
/C Ix$G : @s8?eg )y6QAp （两块透射位相型光栅） （两块反射型全息布拉格体光栅）
NI^{$QMj Z#CxQ D%\ 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
w"q-#,37j a. 理想闪耀型
6@&fvf b. 正弦位相型
1d`cTaQ- c. 方波位相型
a/#+92C d. 表面全息型
F@g17 aa e. 二元位相型
4/b(Y4$,[r HB%K|&!+ a.衍射效率随
波长的变化曲线(正弦型)
Og +)J9# S3ErH,XB. :
-E, c 2/"KT b.衍射效率随入射角的变化曲线（正弦型）
z3clUtC+ WmNA5;<Q 三：体全息（布拉格）光栅，支持透射型及反射型，支持衍射效率计算及公差分析，支持多种物光，参考光输入模式（用于构建干涉条纹，形成光栅周期分布）
Ocyb c% aUA cR W </,.K`''W ebzzzmwo a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系
I<sfN'FpT 87pnSj/X" ]Z=Ij
gr$
b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系
># I NEO
%W(^6p! b)d^ `J c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系
~H7!MC~K nMkOUW:T! _wmI(+_ 实例3：波导搭配两个反射型体全息光栅（非序列模式）
<o2,HTWNPS w"1 x=+ 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：
kY=rz&?U http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax C1 tb` http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye 0fA=_=A, 7"#f!. E ><cU7 ja[^ GKCM|Y ;e d#+$Na 非序列模式：光斑点查看
w\Iqzpikr t-x[ :i },&h[\N{6 非序列模式：几何MTF（新的OpticStudio版本支持）
RJ@\W=aZ s"q=2i Z/gsCYS3F 实例4：序列模式下查看衍射PSF,MTF等，简单的系统搭建如下
fa4=h;>a+ qIz}$%!A X{`1:c'x 点列图
7|Xe &o <n C!5I?z& 衍射PSF
5?w.rcN[j Zb"jB$58 VNO'="U 几何MTF
<1K7@Tu w763 z i{ R#ya,L 衍射MTF
sCkO0dl8 Dm^l?Z sDX/zF6t 由于人眼是大像差系统，衍射效应一般不明显，从速度上考虑可以优先使用几何的光斑尺寸及几何MTF进行优化及公差分析（此时也考虑光栅的衍射效率）。
"H$@b`) TtZ}"MPZ 详情请咨询：
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