| 小火龙果 |
2024-03-25 17:08 |
SYNOPSYS 光学设计软件课程六十五：VR 眼镜 pancake 光学设计
本文中，介绍的就是如何利用 SYNOPSYS 软件建模设计一个三片式 pancake 折叠式光学系统。 IX;u +B
|eWlB\ x8
以下是初始结构参数，如下表所示： <oTIzj 7f
@v_ ) (
[attachment=127304] l,HM m|oU
^,'!j/w5
[attachment=127314] PMjqcdBzm
8 vK
Z;
光学系统的结构图，如下图所示： f$9V_j-K+
K[PIw}V$?:
[attachment=127303] 828E^Q"<
;OTD1=
这个三片式的 Pancake 系统沿光轴由人眼侧至显示屏侧依序包括：光源、第一片透镜、PBS、四分之一波片 QWP、第二片透镜、第三片透镜。 W"YFx*W
Z ) qc-~S
其中 PBS 可以反射某种偏振方向的光，并且透射与该反射偏振光垂直正交的偏振光；四分之一波片 QWP 可以改变偏振光的状态，可以将线偏振光与圆偏振光相互转化；第三片透镜右侧S6镀有半透半反膜层。第二片透镜右侧S2镀有S反P透膜层。
v! uD]}
v7T05
实际应用中，从显示屏发出的圆偏振光（假设为左旋）通过半透半反镜（第三片透镜）进入光学系统。当穿过第二片透镜和 Half Mirror 时，透射50%的光并保持左旋圆偏振光（LCP）。然后，通过 QWP 将其转化为S偏振光。PBS 反射S偏振光，重新通过 QWP ，转化成为左旋圆偏振光（LCP），穿过第二片透镜，到达半透半反镜（第三片透镜）右侧S6时反射当前50%的光，变成右旋圆偏振光（RCP），重新穿过第二片透镜和第三片透镜，经过 QWP 变为P偏振光，在 PBS 发生透射，最终达到出瞳。因为 Half Mirror 的存在，理论上系统的效率为25%。 JadXd K=gE
rgdDkWLXC
设计流程： 2 Q,e1' =
T?:Vw laE
先按照设计参数建模。 l~Hs]*jm
SYNOPSYS 支持多种基本及复杂面型： i}N'W V`!
1.先定义好系统物方参数等信息 2ksX6M3kY
]$!-%pNv
设定系统单位为mm,镜头表面数设定为16，其他选项保持为默认情况 X a#`VDh
C4&yC81Gm
[attachment=127305] #g \O*oYaw
3|-)]^1O
波长在默认的可见光波段中添加0.5461波段，权重设定为1，并设定为短波长 ?SRG;G1
[attachment=127309] w_q{C>- cR
> `Gys8 T
物方参数部分设定， SaMg)s~B
选择有限远物模式，距离为-1000，视场角设定为47.5°； i5w
光阑固定为1表面； \ $}^u5Y
选择用户定义的孔径，孔径类型为圆形，尺寸为5； L+7L0L bNU
h)7{Cj
光瞳 YMP1 输入为5 xrxORtJ<
kUUeyq
[attachment=127315] q3TAWNzI0
.&=nP?ZPC6
2.根据光线到达的序列，选择面型并按照序列设置面型参数； x6\EU=,
请评论留言获取镜头文件代码 Zsc71 0_
w`&~m:R
3.定义孔径及空间位置； 8- 3]Bm!
q+5g+9
[attachment=127306] ob05:D_bc9
<XiHQ
B!
[attachment=127308] R$k4}p
py VTA1
查看实体模型图： >VM@9Cph
_so\ h.lt
[attachment=127307] Lqq
RuKi
n=WwB(}q
进行像质分析： #mLF6 "A
<0 g.< n,
网格畸变 pSvRyb.K
Md m S
[attachment=127310] FJomUVR .
X|fl_4NC >
RMS 光斑半径 ?j9 J6=2
yaza
[attachment=127311] WcqQR))n
d,AEV_
基本 PSF s. `:9nj
[attachment=127312] :6~Nq/hZ B
~x ^E kE
镜头基本参数 8Q
ba4kgL
smaPZ^;; j
[attachment=127313] _b|mSo,{Y
hAX@|G.
至此，一个初步的 VR pancake 的基本模型就已经搭建完毕，各位读者可以尝试对此案例进行搭建，也可以在本文的基础上对此文件做进一步像差优化、结构调整或杂散光分析等操作，感谢阅读。 ,r^zDlS<q
|
|