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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 J497 >w[  
    GG &J  
       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。 tt&#4Z  
    rX(Ol,&oP  
    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。 8|JPQDS7  
       (N"9C+S}  
    一:波导模型,核心要点 xe"A;6H  
    1.      此波导可分别定义覆盖层,衬底层及导波层折射率 Ly46S  
    2.      此波导可以定义入射窗,出射窗的位置及大小 mUan(iJ  
    3.      此波导支持扩展光瞳(分束镜片,Lumus公司产品LOER方案) /07iQcT(  
    4.      此波导可以方便的定义分束镜片的数量 }|UTwjquBD  
    5.      此波导可以随便定义分束镜片倾斜角度 `y3*\l  
    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 4 :phq  
    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 :3N6Ej  
    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) _ <Ip0?N  
    n  +v(t  
    实例1:Lumus的LOER波导分束镜方案 n\GN}?4  
                8B?*?,n5  
    (Lumus的LOER波导分束镜方案) '}l7=r   
    0VnRtLnqI  
    j'x@P+A  
    5Lm-KohT'  
    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 _TwE ym.V  
    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) uS<og P  
       QsX`IYk  
    g '+2bQ  
    实例2:波导与衍射光栅搭配耦合 QVF561Yz  
    %0 p9\I  
                                     /&H l62Ak  
    (两块透射位相型光栅)                         (两块反射型全息布拉格体光栅) sF Ph?  
    I!"/I8Y  
    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 Zd| u>tn  
    a.      理想闪耀型 eN'b" _D  
    b.      正弦位相型 9=J 3T66U  
    c.       方波位相型 Alv"D  
    d.      表面全息型 !5qV}5  
    e.      二元位相型 ~ #jnkD  
    1! j^  
             a.衍射效率随波长的变化曲线(正弦型) mg< v9#  
    \WqC^Di  
    N(e>]ui  
    +4n}H}9l  
                    b.衍射效率随入射角的变化曲线(正弦型) $0cE iq?Hf  
    x*!*2{  
    三:体全息(布拉格)光栅,支持透射型及反射型,支持衍射效率计算及公差分析,支持多种物光,参考光输入模式(用于构建干涉条纹,形成光栅周期分布) 8Ow#W5_3|  
    aI>F8R?  
    D W>O]\I  
    %J+ w9Z  
    a.透射型体光栅衍射效率随波长的变化关系 \j<aFOT(  
    bN&DotG  
    Qe0?n  
              b.反射型体光栅衍射效率随入射角的变化关系 +W/{UddeKU  
    }Ui)xi:8  
    nf-6[dg  
    c. 反射型体光栅衍射效率随光敏层厚度的变化关系 ^jXKM!}-E  
    Vp1Q^`a{G  
    _&N:%;9uD  
    实例3:波导搭配两个反射型体全息光栅(非序列模式) _} j6Pw'  
    </B:Zjn  
    显示屏经过投影成像镜头,通过体光栅将光束耦合到波导,然后通过另外一块体光栅将光束耦合导出至人眼,此处人眼用一块理想透镜模拟。更精确的人眼模型,请参考: 5s%FHa  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-model-the-human-eye-in-zemax =Qn8Y`U  
    http://zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/zemax-models-of-the-human-eye r3Kx  
    rM4Ri}bS  
    @nnX{$YX  
    (S?qxW?  
    sHPlNwyy  
                    非序列模式:光斑点查看 /IG3>|R  
    E*yot[kj  
    _ t.E_K  
            非序列模式:几何MTF(新的OpticStudio版本支持)  wH\ K'/  
    pf#R]  
    f*EDSJu\  
    实例4:序列模式下查看衍射PSF,MTF等,简单的系统搭建如下 VrKLEN\  
    W6)XMl}n  
    Y3ypca&P9  
    点列图 1lsg|iVz  
    ?'>[n m  
    衍射PSF Ko!a`I2M}  
    2h) *  
    bWZ oGFT  
    几何MTF A&d_! u>  
    uZP( -}  
    Wt=%.Y( x  
    衍射MTF <^+&A7 Q-_  
    Of  nN  
    sDwE,f0h  
    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)。 ;`Sn66&  
    e63io0g>  
    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 q%FXox~b  
    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 t$lO~~atr