首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> CODE V,OSLO -> Code V光学软件在AR/VR光学模组开发中的应用 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

wavelab86 2025-05-13 11:00

Code V光学软件在AR/VR光学模组开发中的应用

随着增强现实(AR)与虚拟现实(VR)技术的快速发展,光学模组作为实现沉浸式体验的核心组件,其设计复杂度与性能要求持续提升。CodeV作为全球领先的光学设计软件,凭借其精准的仿真能力、全局优化算法及多物理场耦合分析能力,已成为AR/VR光学模组开发的核心工具。本文将从技术挑战、CodeV核心功能、行业应用及典型案例等维度,深入探讨其在该领域的创新实践。 R$p(5>#\5  
&e78xtA{  
    一、AR/VR光学模组开发的技术挑战 5Bt~tt  
UfIr"bU6  
    AR/VR光学模组需在有限体积内实现高分辨率、大视场角(FOV)、低畸变及轻量化设计,其技术难点主要体现在以下方面: wPX^P  
@?jtB  
    光学系统微型化 zwU1(?]I{  
I$R1#s  
    AR眼镜需将光学元件厚度压缩至毫米级,同时保持成像质量。例如,某厂商AR眼镜的自由曲面波导模组厚度仅为3mm,但需实现50°视场角与90%以上亮度均匀性。 XG!6[o;  
mo+!79&  
    复杂光路耦合 `v-O 4Pk  
]9PG"<^k  
    波导式AR系统需通过光栅实现光线的高效耦入与耦出,同时控制衍射效率与彩虹效应。例如,表面浮雕光栅(SRG)需优化周期、占空比及深度参数,以实现RGB三色光的均匀衍射。 $o0.oY#  
E0x\h<6W~  
    多物理场耦合 + MD84YR  
&6vWz6!P  
    光学元件在热应力、机械振动等环境下的形变需精确模拟。例如,硅基光波导在封装过程中可能因应力产生微米级形变,需通过多物理场耦合分析优化设计。 N~0ih T G5  
F v*QcB9K  
    人眼感知适配 eY-h<K)y  
V;W{pd-I  
    光学模组需匹配人眼瞳距(IPD)及调节能力,避免视觉疲劳。例如,某AR眼镜支持60-70mm瞳距调节,并通过动态聚焦透镜缓解辐辏调节冲突(VAC)。 @q`T#vd  
tJ7F.}\;C  
    二、CodeV的核心功能:赋能AR/VR光学设计 MsBm0r`a  
E[7E%^:Mg  
    CodeV通过以下功能模块,系统性解决AR/VR光学模组开发中的技术难题: fs:yx'mxV  
9 *uK]/c  
    1.复杂表面建模与优化 *o38f>aJl  
[?hvx}  
    自由曲面设计 xjSzQ| k-  
~ g-(  
    CodeV支持基于Forbes2D-Q多项式的自由曲面建模,可精确控制表面形貌。例如,在ARBirdbath光学系统中,自由曲面棱镜通过非对称设计实现视场角与体积的平衡,畸变率低于10%。 ]Y-Y.&b7t  
& Zn`2%  
    衍射光学元件(DOE)建模 jO/cdLKX(  
x.4z)2MO  
    软件内置衍射光学属性建模工具,可模拟光栅的衍射效率与级次分布。例如,在SRG波导设计中,通过调整光栅参数,可将RGB光的耦出效率优化至85%以上,同时抑制彩虹效应。 :|$cG~'J  
3HBh 3p5  
    2.全局优化与多目标约束 Te[v+jgLY,  
"M@&*<S  
    GlobalSynthesis®算法 IuT)?S7O*k  
1Y&W>p  
    该算法可同时优化多个设计参数(如曲率半径、厚度、材料折射率),并满足视场角、MTF、畸变等多目标约束。例如,在VR饼干镜头设计中,全局优化算法将系统MTF在50lp/mm处提升至0.4以上,同时将模组厚度压缩至15mm。 ; o Y|~  
U[|5:qWs  
    玻璃优化与局部色散控制 h _{f_GQ"  
wJ pb$;  
    CodeV支持基于玻璃库的全局优化,可自动筛选最佳材料组合。例如,在侦察镜头设计中,通过玻璃优化将二级光谱色差降低至0.005mm以内。 C #iZAR  
BWvM~no  
    3.多物理场耦合分析 -KV,l  
y631;dU  
    热-机械-光学耦合仿真 h`n '{s  
G<=I\T'g;  
    软件支持将封装应力形变数据导入光学模型,实现多物理场耦合分析。例如,在硅光芯片耦合器设计中,通过耦合分析将耦合损耗优化至0.5dB以下。 #g0_8>t  
BWQ`8  
    偏振控制与杂散光分析 Pc=ei  
]{q=9DczG(  
    CodeV可模拟偏振光在光学系统中的传播,并优化镀膜工艺。例如,在车载激光雷达接收端设计中,通过偏振控制将杂散光抑制至-60dB以下,提升信噪比20dB。 Ow*va\0  
bS2g4]$'po  
    4.成像质量评估与公差分析 +uSp3gE"  
tW4X+d"  
    2D/3D成像质量评估 tq~4W% p/  
K!Fem6R  
    软件提供点列图、波前图、MTF曲线及2D影像模拟工具,可全面评估系统性能。例如,在AR眼镜设计中,通过2D影像模拟预测虚拟图像与真实场景的叠加效果,确保视场均匀性。 < K!r\^  
1U#W=Fg'  
    TOR公差分析算法 ;y. ;U#O  
5I,NvHD4  
    该算法可对MTF、波前误差等性能进行公差分析,并生成累积概率图。例如,在显微镜物镜设计中,通过公差分析将良品率提升至95%以上。 #*/nUbsg  
A$N%deb  
    三、行业应用:从消费电子到工业制造 W4&8  
m~*qS4  
    1.消费级AR眼镜 0 K#|11r  
<W!nlh  
    波导式AR设计 $u.rO7)  
.%{B=_7  
    CodeV支持几何光波导与衍射光波导的全流程设计。例如,在SRG波导AR眼镜中,通过优化光栅参数实现50°视场角与85%透光率,同时将彩虹效应控制在可接受范围内。 Wz=& 0>Mm_  
%hN>o)  
    自由曲面棱镜AR @wa"pWx8  
hHTt-x#  
    在Birdbath架构中,CodeV通过自由曲面设计实现视场角与体积的平衡。例如,某AR眼镜采用自由曲面棱镜,将模组厚度压缩至8mm,同时保持40°视场角与90%亮度均匀性。 ULxQyY;32  
!L{mE&  
    2.VR头显光学系统 k kAg17 ^  
HZ%V>88  
    菲涅尔透镜与折叠光路 <uv `)Q9  
2w3LK2`ZL  
    CodeV可优化菲涅尔透镜的齿形参数,减少杂散光与眩光。例如,在某VR头显中,通过优化将系统MTF在50lp/mm处提升至0.3以上,同时将模组厚度压缩至30mm。 s|H7;.3gp  
G#e]J;   
    Pancake光学模组 8^+|I,  
gJX"4]Ol#}  
    在超短焦Pancake设计中,CodeV通过全局优化算法平衡视场角、眼动范围(EyeBox)与体积。例如,某VR设备采用Pancake光学模组,实现100°视场角与15mm眼动范围,同时将模组厚度压缩至20mm。 q[VQ?b~9  
 mjP  
    3.工业级AR/VR设备 5I2 h(Td  
z^`4n_(Ygu  
    医疗内窥镜AR K"XwSZ/  
gEsD7]o(=  
    CodeV支持消热差设计与高分辨率成像。例如,在医用AR内窥镜中,通过优化将工作距离误差控制在±0.01mm以内,并实现4K分辨率成像。 esA^-$  
WN{8gL&y  
    军事头盔显示器(HMD) 8v2Wi.4T  
Cip|eM&l  
    在夜视与热成像融合系统中,CodeV通过多光谱优化提升目标识别能力。例如,某军用HMD支持可见光、近红外与热成像三模融合,视场角达60°,分辨率达1920×1080。 J.:  
FS&QF@dtgf  
    四、典型案例:技术落地的实践验证 D((/fT)eD  
QxLrpM"O  
    1.AR眼镜波导模组优化 ]Ss63Vd  
0J'Cx&Rg  
    某AR眼镜厂商采用CodeV设计SRG波导模组,面临以下挑战: $peL1'Evo  
gizY4~ j  
    需求:实现50°视场角、85%透光率,并抑制彩虹效应。 S+[,\>pY  
o g9|}E>  
    解决方案:  *\xRNgEQ  
w9GY/]  
    通过CodeV的衍射光学建模工具优化光栅参数,将RGB光耦出效率提升至85%以上。 O4f9n  
0'r}]Mws  
    采用全局优化算法调整波导厚度与光栅周期,将彩虹效应强度降低至0.1%以下。 A\rY~$Vr  
*!y04'p`<  
    成果:模组厚度压缩至3mm,视场角达50°,亮度均匀性超90%,彩虹效应不可见。 m`fdf>gWp  
d7b`X<=@s  
    2.VR头显Pancake光学模组设计 > `eo0  
=/|GWQ j  
    某VR设备厂商采用CodeV开发超短焦Pancake光学模组,面临以下挑战: \R@}X cqZ  
,B/TqPP  
    需求:实现100°视场角、15mm眼动范围,并将模组厚度压缩至20mm。 ~I> |f  
GYIQ[#'d7  
    解决方案: 6Zw$F3 <  
XS@iu,uO  
    通过自由曲面设计优化反射镜曲率,平衡视场角与体积。 ?^!J:D?  
HI D6h!  
    采用全局优化算法调整透镜间距与材料折射率,将眼动范围提升至15mm。 [7DU0Xg7  
$<Gt^3e  
    成果:模组厚度仅20mm,视场角达100°,眼动范围15mm,MTF在50lp/mm处达0.35。 i=b'_SZ '  
7YTO{E6]d\  
    3.工业AR内窥镜成像系统开发 ~P,Z@|c4  
1iR\M4?Frf  
    某医疗设备公司采用CodeV设计AR内窥镜成像系统,面临以下挑战: [*) 2Ou  
#oEtLb@O  
    需求:实现4K分辨率、±0.01mm工作距离误差,并支持屈光度调节。 LL3| U  
v8E:64  
    解决方案: Y(rQ032s  
jK6dI 7h  
    通过消热差设计优化透镜组布局,将热漂移误差控制在±0.005mm以内。 rS\mFt X  
S?v;+3TG  
    采用全局优化算法调整透镜曲率与间距,将工作距离误差优化至±0.01mm。 QrmGrRH  
~rOvVi&4  
    成果:分辨率达4K,工作距离误差±0.01mm,支持-5D至+3D屈光度调节。 ^v;8 (eF  
: LX!T&  
    五、未来展望:技术演进与生态构建 O>rz+8T  
%:l\Vhhz  
    随着AR/VR技术向高分辨率、轻量化及多模态交互方向发展,CodeV将持续迭代核心功能: r H9}VA:h  
?=iy 6q  
    AI驱动的光学设计 ^|rzqXW  
E(S$Q^  
    未来版本将集成机器学习算法,实现设计参数的智能推荐与优化路径的自动规划。例如,通过深度学习模型预测光栅衍射效率,减少仿真迭代次数。 0\ j)!b  
fH ,h\0  
    跨软件协同设计 'g)5vI~'  
z9AX8k(B6  
    CodeV将加强与LightTools、RSoft等工具的互操作性,支持从光学设计到照明分析、杂散光抑制的全流程协同。例如,在AR眼镜设计中,通过联合仿真优化波导与显示模组的耦合效率。 {|zQ .s A  
m7> )p]]  
    云原生与并行计算 #c<F,` gdi  
|9CPT%A#  
    软件将支持基于云服务器的并行计算,大幅提升复杂光学系统的仿真效率。例如,在超表面透镜设计中,通过云平台实现百万级单元的快速优化。 b7M)  
=1B;<aZH!  
    作为AR/VR光学模组开发的核心工具,CodeV通过复杂表面建模、全局优化算法、多物理场耦合分析及公差优化等功能,系统性解决了微型化、光路耦合与人眼感知适配等关键技术难题。从消费级AR眼镜到工业级医疗设备,其技术价值已渗透至产业链各环节。随着XR技术的持续演进,CodeV将继续推动光学设计范式的变革,为沉浸式体验的普及提供核心驱动力。 M _Lj5`  
"NSY=)fV  
    如果您有购买CODEV等光学软件的需求,请通过以下的方式进行咨询! `kOp9(Q{  
&s.-p_4w^D  
    联系人:光研科技南京有限公司徐保平 EJ:2]!O  
gavf$be  
    手机号:13627124798
hello2024 2025-05-13 11:52
谢谢,了解一下。
查看本帖完整版本: [-- Code V光学软件在AR/VR光学模组开发中的应用 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计