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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 kl[Jt)"4@  
    FesUE_L2$  
       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。 f C_H0h3  
    c)B <d#  
    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。 mF`%Z~}b  
       >uy(N  
    一:波导模型,核心要点 >'g>CD!  
    1.      此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率 R^+,D  
    2.      此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小  \s^4f#  
    3.      此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案) ?j|i|WUD  
    4.      此波导可以方便的定义分束镜片的数量 -hpC8YS  
    5.      此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度 v~`'!N8  
    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 m!LJK`gA  
    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 m$!Ex}2  
    8.      此波导可以搭配全息光栅、体光栅(光栅支持衍射效率计算,支持优化及公差分析) kB3@;z:  
    mh" 9V5T  
    实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案 C]GW u~QF  
                ;oGpB#[zO  
    (Lumus的LOER波导分束镜方案) YX{c06BHs  
    cj@ar^=`K  
    .\}nDT  
    GS&iSjw  
    左图:4个分束镜片具有相同的反射/透射比,但会导致出射的4束光能量上分布不均匀 a=&{B'^G  
    右图:合理的控制优化4个分束镜片反射/透射比,来使得输出的4束光能量分布均匀(扩展光瞳上的能量分布均匀) dO!5` ]  
       c6~<vV'}  
    e{E8_2d  
    实例2:波导与衍射光栅搭配耦合 JS#AoPWA  
    KbM1b  
                                     >^ TcO  
    (两块透射位相型光栅)                         (两块反射型全息布拉格体光栅) V PaW-o  
    y@2$sK3K  
    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 7L !$hk  
    a.      理想闪耀型 >))K%\p   
    b.      正弦位相型 JSu+/rI1  
    c.       方波位相型 l0nm>ps'D  
    d.      表面全息型 <BX'Owbs!O  
    e.      二元位相型 owKOH{otf  
    X|Rw;FY  
             a.衍射效率随波长的变化曲线(正弦型) MR}h}JEx0  
    %pBc]n@_  
    #CTeZ/g  
    *EllE+M{n  
                    b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型) NGL,j\(~7  
    5"mH6%d :8  
    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) Y wu > k  
    )=5 ,S~IT  
    ^j *H  
    .Hm1ispq  
    a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系 [/GCy0jk  
    Y@2v/O,\  
    =l+~}/7'Z  
              b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系 !.@F,wZvY  
    d$#DXLA\P  
    ..;ep2jSs  
    c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系 $9rQ w1#e  
    ~jDf,a2  
    _ 0h)O  
    实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式) B'8T+qvA  
    e=sV>z>  
    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: 0+3{fD/  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax ?G<.W[3  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye +V9<ug6 T  
    G^2%F5@  
    6S&OE k  
    )JXy>q#  
    iCNJ%AZ H  
                    非序列模式:光斑点查看 {pz7ADK<  
    NT;cTa=;  
    fX{Xw0  
            非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持) -s&7zqW  
    BXa.XZ<n(  
    &h'NC%"v  
    实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下 V(P 1{g  
    o@uZU4MM  
    d]+2rt}]hL  
    点列图 > K s.  
    *yqke<o9)  
    衍射PSF Hh`HMa'q  
    qx";G  
    .Zm de*b  
    几何MTF /amWf^z  
    h )h%y)1  
    W-<`Vo'  
    衍射MTF N?><%fra  
    ,)PpE&  
    $ 9 k5a  
    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)。 ^a?g~G  
    wj 15Og?  
    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 Oar%LSkPRz  
    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 cyWDtq