ZEMAXR近眼显示应用(AR/VR/MR)—全息波导头盔显示解决方案
y]obO|AH J0e^v 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。
_X<V`,
p @>~S$nw/ 因此选择合适的
光学设计软件,进行仿真,
优化及公差分析,将为您的工作助力,事半功倍。本文通过定制化的模块,利用ZEMAXR对此类
光学系统进行了细致的研究。ZEMAXR作为光学行业的标杆性软件,得到了业内广泛的认可,不仅在传统光学,几何光学领域应用广泛,通过此文我们可以看到,对前沿类光学研究诸如衍射光学等也是一款利器。我们利用ZEMAXR结合定制化的模块,为您提供系统级的解决方案,涵盖显示系统,成像
镜头,波导,衍射光栅,人眼模型,支持衍射效率计算,优化,公差分析及杂散光分析。
jt323hHth GmJ
\3]{PZ 一:波导模型,核心要点
"30=!k 1. 此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率
pX>wMc+ 2. 此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小
KYKF$@
<G 3. 此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案)
`WC4:8
4. 此波导可以方便的定义分束镜片的数量
Ktzn)7- 5. 此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度
%jq
R^F:J 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
y,Bj,zw 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
`LIlR8&@aX 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)
_}']h^@Z >dF #1 实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案
_f "I%QTL ;YQ6X> (Lumus的LOER波导分束镜方案)
wV$V X 23p.g5hJi Gb Mu;CA XM?c*,=fu 左图:4个分束镜片具有相同的反射/透射比,但会导致出射的4束光能量上分布不均匀
}l]r- 右图:合理的控制优化4个分束镜片反射/透射比,来使得输出的4束光能量分布均匀(扩展光瞳上的能量分布均匀)
B}p.fE r[kHVT8 Sqmjf@o$> 实例2:波导与衍射光栅搭配耦合
+U<Ae^V DX3jE p2 p{r{}iYI (两块透射位相型光栅) (两块反射型全息布拉格体光栅)
HQ4WunH2Y c[OQo~m$ 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
G~*R6x2g a. 理想闪耀型
)F'hn+(B|G b. 正弦位相型
j.c4 c. 方波位相型
Cd p_niF d. 表面全息型
+{)V%"{u: e. 二元位相型
Wk-.dJ l>HB 0o a.衍射效率随
波长的变化曲线(正弦型)
aM8z_j!!u T[0CD'|E J(XK%e[8 }zeKf/?' b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型)
.J5or d+eb![fi 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)
e<Oz% g@>y`AFnr W$" >\A0% yAel4b/} a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系
EJaO"9
( &hhxp1B 1tpt433 b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系
aMJ9U)wnK 5M3)7 zfml^N c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系
ju"j?2+F k}{K7,DM =&U7:u 实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式)
VD=F{|^ _j_c& 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:
VK4" http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax P(zquKm http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye ,76nDXy` {+QQ<)l^tJ r3Ih]|FK# ;wr]_@<~ +G!;:o 非序列模式:光斑点查看
."v&?o
Ck] f6HDfJmE QlxlT $o} 非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持)
K9'AYFse b@[5xv\J Nx(y_.I{K 实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下
Tj=g[)+K &4L+[M{J@4 TUd=qnu 点列图
*icxK %5bN@XD 衍射PSF
*:,7
A9LY &$NVEmW-J a,p7l$kK 几何MTF
d4-cZw}+ ;,LlOR gC S%J40r 衍射MTF
P1QGfp0-J noNL.%I .gHL(*1P 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)。
qUp DmH `L}Irt} 详情请咨询:
sales@ueotek.com 027-87878386