點(diǎn)陣投影儀是啟用Apple Face ID的關(guān)鍵組件。該系統(tǒng)通常由發(fā)光單元陣列，透鏡和分束光柵組成。透鏡系統(tǒng)與光柵一起投射，并復(fù)制陣列光源圖案。在此示例中，我們構(gòu)建了這種點(diǎn)陣投影儀系統(tǒng)并演示了其工作原理。為進(jìn)行系統(tǒng)分析，我們使用VirtualLab Fusion進(jìn)行光線追跡和場(chǎng)追跡。

建模任務(wù)

*文檔中的非球面鏡片是使用ZemaxOpticStudio®設(shè)計(jì)的

光源建模

軸上VCSEL單元的仿真

離軸VCSEL單元的仿真

-對(duì)于離軸VCSEL單元，鏡頭對(duì)輸入光進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直角度與光源模式的位置相關(guān)。

-因準(zhǔn)直角度的關(guān)系，光斑圖案相對(duì)于軸上情況有所偏移。

完整VCSEL陣列的仿真

VirtualLab Fusion一瞥

VirtualLab Fusion中的工作流程

•設(shè)置多模信號(hào)源

−基本光源模型[教程視頻]

•設(shè)置組件的位置和方向

− LPD II：位置和方向[教程視頻]

•在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)配置光柵組件

•參數(shù)運(yùn)行的配置

−參數(shù)運(yùn)行文檔的使用[使用案例]

VirtualLab Fusion技術(shù)

大角度點(diǎn)陣投影儀

角度點(diǎn)陣投影儀是Apple Face ID中的關(guān)鍵光學(xué)元件，它可以將結(jié)構(gòu)化的點(diǎn)陣圖案投射到面部上，從而創(chuàng)建3D面部圖。點(diǎn)陣投影系統(tǒng)通常采用VCSEL單元陣列。來(lái)自VCSEL陣列的光首先由透鏡系統(tǒng)準(zhǔn)直，然后由二維光柵復(fù)制到大角度范圍內(nèi)。對(duì)這種系統(tǒng)的模擬將需要建立正確的VCSEL源模型、可靠的透鏡系統(tǒng)處理方式以及具有相對(duì)小周期光柵的嚴(yán)格計(jì)算方法。在VirtualLab Fusion中，不同場(chǎng)求解器之間的這種關(guān)聯(lián)是很常見(jiàn)的; 我們?cè)谙旅娴难菔局姓故玖它c(diǎn)陣投影儀的工作原理。

點(diǎn)陣投影儀工作原理的物理光學(xué)建模演示

作為演示，該案例展示了典型的點(diǎn)陣投影光學(xué)系統(tǒng)的工作原理，包括VCSEL陣列光源、透鏡和分束器的物理光學(xué)建模。

非傍軸衍射分束器的設(shè)計(jì)與嚴(yán)格分析

傅立葉模態(tài)法（FMM）用于嚴(yán)格評(píng)估非傍軸衍射分束器，最初使用IFTA和薄元近似設(shè)計(jì)。