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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。 >A RZ=x[  
}+{ ? Ms  
    一、AR/VR光学模组开发的技术挑战 bkvm-$/  
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    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: c :{#H9  
bz1+AJG  
    光学系统微型化 Tt.#O~2:9  
;;#_[Zl  
    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。 \[57Dmo  
~Gz b^  
    复杂光路耦合 XJ3p<  
DNGXp5I  
    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。 &P@dx=6d  
(1pR=  
    多物理场耦合 oieJ7\h]m  
z3bRV{{YqN  
    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。 2.>WR~ \  
~mR@L`"l  
    人眼感知适配 1_of;=9V  
Mkj`  
    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)。 .EF(<JC?  
t{ R\\j  
    二、CodeV的核心功能:赋能AR/VR光学设计 T.}wcQf&*  
R. (fo:ve>  
    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: ^]cl:m=*  
,DZoE~  
    1.复杂表面建模与优化 x/B1\U I  
Oe/&Ryj=mm  
    自由曲面设计 `Nnaw+<]  
=Lc!L !(,b  
    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%。 cOq'MDr  
L2,.af6+  
    衍射光学元件(DOE)建模 <0w"$.K#3  
c&mLK1A6  
    软件内置衍射光学属性建模工具,可模拟光栅的衍射效率与级次分布。例如,在SRG波导设计中,通过调整光栅参数,可将RGB光的耦出效率优化至85%以上,同时抑制彩虹效应。 1z6$>{FUR  
l 10p'9 n  
    2.全局优化与多目标约束 sMn)[k vX  
2&,jO+BqE@  
    GlobalSynthesis®算法 O)jpnNz  
[B,w\PLub  
    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。 [XKudw%  
Xv&&U@7  
    玻璃优化与局部色散控制 <l.l6okp  
T) Zef  
    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。 u{'|/g&  
$0mR_pA\fW  
    3.多物理场耦合分析 pK|~G."6e  
IrMUw$  
    热-机械-光学耦合仿真 s;ivoGe}  
JqmxS*_P  
    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。 \}n\cUy-  
++=f7y u  
    偏振控制与杂散光分析 RDSkFK( D  
"M !]t,?S  
    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。 mp:xR^5c  
K7-z.WTUR  
    4.成像质量评估与公差分析 3-PqUJT$   
0z =?}xr  
    2D/3D成像质量评估 T2ZB(B D  
(B^rW,V[R  
    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。 gJZH??b  
dHsI<:T#  
    TOR公差分析算法 chE}TK  
Nrn_Gy>|D  
    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。 L+X:M/)  
*yZ `aKfH  
    三、行业应用:从消费电子到工业制造 ^ 7SE2Zi  
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    1.消费级AR眼镜 }ip3dm  
YW2h#PV6_  
    波导式AR设计 rQD^O4j R  
PWBcK_4i%  
    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。 `x]`<kS;  
^?8/9 o  
    自由曲面棱镜AR 3OB=D{$V  
aJ"m`5]=%  
    在Birdbath架构中,CodeV通过自由曲面设计实现视场角与体积的平衡。例如,某AR眼镜采用自由曲面棱镜,将模组厚度压缩至8mm,同时保持40°视场角与90%亮度均匀性。 0NF=7 j  
TYKs2+S6  
    2.VR头显光学系统 ^)UX#D3b  
T'> MXFLh  
    菲涅尔透镜与折叠光路 6E-AfY'<  
M5kw3Jy5  
    CodeV可优化菲涅尔透镜的齿形参数,减少杂散光与眩光。例如,在某VR头显中,通过优化将系统MTF在50lp/mm处提升至0.3以上,同时将模组厚度压缩至30mm。 agkGUK/  
WS ^,@>A  
    Pancake光学模组 kW7$Gw]-  
;Rljx3!N  
    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。 I<rT\':9  
0T7t.  
    3.工业级AR/VR设备 RKPX*(i~  
5HaI$>h6  
    医疗内窥镜AR ifcp!l+8  
+ag_w}  
    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。 rS!M0Hq>t  
Yi j^hs@eV  
    军事头盔显示器(HMD) I.[Lv7U-  
v`@NwH<r  
    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。 aka)#0l .  
P~M[i9 V  
    四、典型案例:技术落地的实践验证 f_2(`T#  
\(MI DCZ@-  
    1.AR眼镜波导模组优化 v5F+@ug  
tZG l^mA"g  
    某AR眼镜厂商采用CodeV设计SRG波导模组,面临以下挑战: P1R5}i  
x5|^p=  
    需求:实现50°视场角、85%透光率,并抑制彩虹效应。 +s;>@j()V  
7`f%?xVn0  
    解决方案: B@U'7`v  
UqD ]@s`  
    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。 Z (t7QFd  
Z2t\4|wr:  
    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。 Ci4; e  
.8->n aj|  
    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。 JOz4O  
{;N2 &S o  
    2.VR头显Pancake光学模组设计 la}cGZ; p.  
+n<W#O %  
    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: shR|  
/J(vqYK"  
    需求:实现100°视场角、15mm眼动范围,并将模组厚度压缩至20mm。 n@L@pgo%~  
%Z p|1J'"  
    解决方案: \wD L oR  
t#xfso`4o  
    通过自由曲面设计优化反射镜曲率,平衡视场角与体积。 l/,la]!T  
K9-9 c"cz  
    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。 ;80^ GDk~S  
_RIlGs\.  
    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。 \%7fm#z6  
q^:VF()d_z  
    3.工业AR内窥镜成像系统开发 q|:wzdmNZ  
yM`u]p1  
    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: d@ >i=l [  
L+*:VP6WD  
    需求:实现4K分辨率、±0.01mm工作距离误差,并支持屈光度调节。 |RXQ_|  
x0b=r!Duu  
    解决方案: KZTLIZxI-  
sPG500=)  
    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。 r ^\(M {  
Jt[,V*:#  
    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。 "g)V&Lx#X  
*:Rs\QH   
    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。 @({=~ W^  
m^0vux  
    五、未来展望:技术演进与生态构建 0-[naGz  
? 3OfiGX?  
    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: EK5$z>k>m  
\+#EO%sN1%  
    AI驱动的光学设计 b"Q8[k |d  
b*.aaOb  
    未来版本将集成机器学习算法,实现设计参数的智能推荐与优化路径的自动规划。例如,通过深度学习模型预测光栅衍射效率,减少仿真迭代次数。 n0!2-Q5U)h  
Av?R6  
    跨软件协同设计 i%JJ+9N  
t,Ka] /I  
    CodeV将加强与LightTools、RSoft等工具的互操作性,支持从光学设计到照明分析、杂散光抑制的全流程协同。例如,在AR眼镜设计中,通过联合仿真优化波导与显示模组的耦合效率。 q" f65d4c  
p20JU zy  
    云原生与并行计算 2QRO$NieV  
^~.AV]t|  
    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。 @,n)1*{P  
oX8EY l  
    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。 W;yc)JB   
*!ng)3#  
    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! B ,cFvS  
yKoZj   
    联系人:光研科技南京有限公司徐保平 (jA5`4>u  
x};~8lGT>t  
    手机号:13627124798
hello2024 2025-05-13 11:52
谢谢,了解一下。
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