ZEMAXR近眼显示应用(AR/VR/MR)—全息波导头盔显示解决方案
2\L}Ka|v ]M.)N.T 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。
pNzpT!}H> OJ4-p&1 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。
c[E>2P2-_ P(XNtQ= K 一:波导模型,核心要点
>a5avSn 1. 此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率
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2. 此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小
i'NN 3. 此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案)
' $5o5\ 4. 此波导可以方便的定义分束镜片的数量
J6*B=PX=( 5. 此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度
_.ELN/$- 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
$C ?G7Vs 7. 此波导可以“一键”检验入射光束是否满足全反射条件,并过滤掉不满足全反射条件的光束
~zA{=|I2 8. 此波导可以搭配全息光栅、体光栅(光栅支持衍射效率计算,支持优化及公差分析)
a FrVP C@q&0\HN 实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案
Co^a$K yi9c+w)b (Lumus的LOER波导分束镜方案)
!>L+q@l) ^jMo?Zwy KqT~MPl x1ID6kI[{* 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
Le':b2o 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)
fl18x;^I M"$TXXe iWNTI 实例2:波导与衍射光栅搭配耦合
h8uDs|O9n t?j2Rw3f`I ALY%
h!L (两块透射位相型光栅) (两块反射型全息布拉格体光栅)
/,Sd dj0`Q:VZ 二:位相型全息光栅,支持衍射效率及公差分析,支持如下全息光栅
N~A#itmdx a. 理想闪耀型
\ml6B6 b. 正弦位相型
5`3f"(ay/ c. 方波位相型
8!AMRE d. 表面全息型
j']Q-s(s e. 二元位相型
4MOA}FZ~ oNV(C'A a.衍射效率随
波长的变化曲线(正弦型)
jn;b{*Lf K-}'Fiq "yCek ^2PQ75V@. b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型)
Y;eJo NX*9nwp^ 三:体全息(布拉格)光栅,支持透射型及反射型,支持衍射效率计算及公差分析,支持多种物光,参考光输入模式(用于构建干涉条纹,形成光栅周期分布)
.iL_3:6f SEXLi8;/ r6-'p0| UVD:: a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系
9/k?Lv !u#o"e<qh _(\\>'1q! b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系
q61
rNOw_ pPG@_9qf " lf_`4 c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系
(A*r&Ak[ uGQCW\!"4 &xqe8!FeA 实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式)
#:68}f"$ n~d`PGs?f 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:
32IN;X| http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax (;T;?v`- http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye 1*x4T%RF$ nWK"i\2#G Xklp6{VH9 j1>77C3 | ~G;M*q 非序列模式:光斑点查看
~^"cq
S( .6E7 R 6iFd[<.*j 非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持)
'eo2a&S2D ANCgch\ 'U)~|(\i 实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下
8}Y(
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%4 nu$LWC- T[XI 点列图
y( MF_'l _V{WXsOx( 衍射PSF
BsB}noN} A}\Rms2 )}c$n 几何MTF
0{PK]qp7 SAG)vmm RkLH}`# 衍射MTF
Ok6Y'P KX<RD|= }M| 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)。
IFPywL{K !4jS=Lhe> 详情请咨询:
sales@ueotek.com 027-87878386