ZEMAXR近眼显示应用(AR/VR/MR)—全息波导头盔显示解决方案
eT".psRiC 9i5?J ]o^ 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。
d. vNiq,` v@Uk% O/ 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。
!Ap5Uwd >)ekb7 一:波导模型,核心要点
OS,!`8cw 1. 此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率
QXZXj#` 2. 此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小
^Lgvey% 3. 此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案)
$yASWz 4. 此波导可以方便的定义分束镜片的数量
c#N4XsG, 5. 此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度
ZW [&7[4 6. 此波导可以方便的定义分束镜片的反射率/透射率,来保证光瞳扩展区域多出射光束的能量均匀性
=-si|
1Z 7. 此波导可以“一键”检验入射光束是否满足全反射条件,并过滤掉不满足全反射条件的光束
MQ!4"E5"j 8. 此波导可以搭配全息光栅、体光栅(光栅支持衍射效率计算,支持优化及公差分析)
9!_,A d;3 _X4Y1zh 实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案
2o?j{K
4,sE{%vb (Lumus的LOER波导分束镜方案)
1VgGF^cYR MIZdk'.U
E#KZZ lbx ;gZ
^c]\ 左图:4个分束镜片具有相同的反射/透射比,但会导致出射的4束光能量上分布不均匀
f7_(C0d 右图:合理的控制优化4个分束镜片反射/透射比,来使得输出的4束光能量分布均匀(扩展光瞳上的能量分布均匀)
h vYRAQR: ?kO.>o @
8H$ 实例2:波导与衍射光栅搭配耦合
-MTk9<qnT -iR2UE@M
MI`qzC*% (两块透射位相型光栅) (两块反射型全息布拉格体光栅)
h< r(:.%!} M1/d7d 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
|jiIx5qr a. 理想闪耀型
Lm4`O% b. 正弦位相型
fmuh9Z c. 方波位相型
unFRfec{ d. 表面全息型
^N/d`IAjv e. 二元位相型
,&UKsrs_
\\dUp>1= a.衍射效率随
波长的变化曲线(正弦型)
\t!~s^ Oox 9)oi_U. zQyI4RHG[
oy8jc];SO b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型)
v?VDASR2` ^K<3_D>1> 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)
\|0z:R;X 'OA*aQ=K Yg8*)u0
mWv$eR a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系
\n[kzi7 o.ZR5 `.
<Z%=lwtX b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系
qzZ/%{Ak 3>h2W
(mIjG)4t c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系
DquLr+s~ ~,}|~ `q36`Wn 实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式)
Z5vdH5?!r }nlS&gew^ 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:
}MQ:n8
http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax t+U.4mS- http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye =@!t/LR7kg _Tj&gyS
OIPY,cj~ VL*KBJ , -Hj 非序列模式:光斑点查看
mXz*Gi
S9Sgd&a9 ~q3O,bb{ 非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持)
Rn?JMM]
<MbhBIejr ;U=b6xE 实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下
AXlVH%' hWy@?r.
%6 *c40 点列图
UH MJ(.Wa-
jfMkN 衍射PSF
?h[HC"V/2
p3A9<g J1G}l5N 几何MTF
UQu6JkbLL
;].X;Ky< blQ&QQL 衍射MTF
G=zNZ
LTe ({6l0 }&vD(hX 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)。
T_D3WHp r]!#v{#. 详情请咨询:
sales@ueotek.com 027-87878386