近眼顯示
關注創建者：匿名 創建時間：2025-12-04
近眼顯示的實例教程
上海交通大學的智能顯示實驗室（sdl.sjtu.edu.cn），提出了一種基于五通道波導及二維擴瞳器的近眼顯示。如圖1所示，其基本架構由（1）五通道波導、（2）入耦合光柵（ICG）、（3）出耦合光柵（OCG）所組成。其核心設計思路為將通道1/2/3/4/5的入耦合光柵置于僅包含子視場1/2/3/4/5的獨立區域內，從而實現五通道的視場分割。與傳統波導相比，一個顯著特征是，五個入耦合光柵在位置上是錯開的。
圖1. 五通道波導架構圖
與基于雙通道視場分割的美國微軟的HoloLens 2波導方案相比，基于五通道視場分割的波導方案具有更大的視場角。如圖2所示，以折射率為1.8的波導為例，雙通道的對角FOV上限為48度，而五通道可達到124度，甚至超過了美國Meta公司的Orion碳化硅方案（其視場角為70度）。
圖2. 單/雙/三/四/五通道波導方案的視場角FOV上限與折射率的關系
為驗證方案的技術可行性，在VirtualLab Fusion軟件的賦能下，課題組重點研究了四臺階及二維柱狀光柵的衍射效率、波導的視場角上限、以及出瞳均勻性問題。如圖3所示，對于486/546/633 nm的波長，鋸齒光柵和四臺階光柵的衍射效率分別為58/69/58%和52/61/54%。以50%為基準的話，鋸齒光柵和四臺階光柵的波長帶寬分別為290 nm和218 nm。如圖4所示，對于二維柱狀光柵，其各個衍射級次（包括T(-1,0)、R(0,0)、R(-1,±1)和R(0,±1)）的效率則可通過光柵高度進行調控。至于二維出瞳擴展，如圖5所示，于30 mm × 21 mm的出瞳區域，通過自定義參數關聯與下降單純形算法優化，得出了70個出耦合子光柵的衍射效率，分析了各出瞳的電磁場或光強。
展開 一般來說，與硅基OLED顯示器相對應的是LTPS-TFT驅動的普通OLED。與LTPS基板相比，硅基OLED采用成熟的半導體工藝，通過晶圓代工廠制造；硅基OLED微顯示器的像素點間距很小，一般小于15um，而普通OLED顯示器的像素間距在25~80um，這種特性導致硅基OLED更適用于微顯示器；硅基OLED的穩定性、驅動性能更好，因而具有更好的顯示效果。
概括來說，硅基OLED屏幕具有自發光、輕薄小巧、響應時間短以及像素密度高、亮度高等眾多優點，是近眼顯示設備首選的屏幕技術。
“元宇宙”需求推動硅基OLED產業發展
2021年，隨著Facebook更名為Meta，元宇宙作為一個新興概念，受到了來自社會各界的廣泛關注。該詞最早出現于科幻小說《雪崩》，指代一種由計算機模擬、與真實世界平行的虛擬空間。作為元宇宙的硬件基礎，AR/VR等可穿戴設備等產業真正迎來了發展窗口。
硅基OLED在此期間迅速成為了VR等近眼顯示設備的優選。“因為硅基OLED最早在2000年剛研發出來之時，盡管擁有小尺寸超高PPI等特性，但近眼顯示概念在當時還是比較超前的，加上成本等問題，一直沒有在消費領域普及。”季淵博士說起硅基OLED的發展歷史。
“硅基OLED微顯示最早的應用領域實際是軍方，這是因為當時攜帶上飛機的顯示設備有輕薄的需求，加上軍方可以負擔相對高昂的價格。現在硅基OLED已經是戰斗機、武裝直升機、坦克的頭戴式觀瞄設備的核心顯示技術，也是未來數字士兵和數字信息作戰系統中的重要組成部分。”季淵博士補充。
一直到2010年左右，谷歌第一次推出了名為谷歌眼鏡的新物種，近眼顯示在消費電子領域的市場被打開，緊接著AR/VR相關概念和終端才開始發展。
展開 原文信息
原文標題：“基于混合光線波前追跡法的可視化二維光柵光波導設計研究”
第一作者：葉川東
作者：宋強，覃嘉佳，張善文，王津，劉祥彪，周常河
增強現實（AR）近眼顯示技術中，衍射光波導因輕薄、大視場角等優勢成為核心組件，但核心仿真工具長期被國外壟斷，制約國內產業發展。近日，國內研究團隊成功研發首套基于混合光線波前追跡法的可視化光波導仿真模塊，填補了國產化空白。
二維光柵 AR 波導的分區與光柵結構優化（來自原文）
該模塊創新融合幾何光線追跡與嚴格耦合波分析（RCWA），在宏觀光傳播模擬中保證效率，于微納光柵作用處精準捕獲波前信息，集成 k 域分析、光柵自動布局等核心功能，支持從結構設計到成像系統的跨尺度一體化仿真。
基于此模塊設計的二維衍射光波導，尺寸僅 55mm×40mm×1mm，實現 30° 視場角、15mm×7mm 眼動范圍及 14mm 出瞳距離。出瞳照度均勻性達 51%-86%，視場均勻性 32%-50%，50cycles/mm 空間頻率下 MTF 值均超 0.5，滿足 AR 近眼顯示核心光學要求。
軟件光線傳播分析圖（來自原文）
模塊通過粒子群算法優化耦入光柵參數，將耦出光柵分區設計，有效提升能量分布均勻性。與國外商業軟件對比驗證，關鍵指標高度吻合，彰顯其可靠性與高精度。該模塊現已正式嵌入武漢二元科技有限公司的旗艦產品OAS光學軟件。
該模塊已為國產 AR 光學研發提供自主可控的高效設計工具，助力消費級 AR 設備落地，對推動我國光學技術自主創新與產業升級具有重要意義。
（原文獲取：請您私信聯系工作人員）
展開 <p class="ql-align-center"><strong>三波導疊加的RGB波導案例分析</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong style="color: rgb(13, 80, 199);">簡介</strong></p><p class="ql-align-justify">RGB 波導是 AR 近眼顯示設備的核心光學組件，其核心需求是實現紅（620nm）、綠（550nm）、藍（450nm）三波長光的精準協同傳播，最終在眼盒內形成色彩均勻、成像清晰的合成圖像。由于不同波長光的衍射特性差異顯著，傳統設計易出現色彩偏移、傳播方向偏差等問題。OAS 光學軟件憑借幾何光學與波動光學跨尺度仿真能力，可實現從微觀光柵設計到宏觀系統性能分析的全流程覆蓋，為 RGB 波導設計提供高效解決方案。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>案例設置與操作</strong></p><p>模型構建</p><p>RGB 波導采用三層獨立波導分層設計，每層波導對應單一波長光的傳輸。每層波導沿光傳播路徑依次集成耦入光柵、轉向光柵與耦出光柵。</p><p>分層結構的優勢在于可針對不同波長單獨優化光學參數，避免多波長光在同一波導內的串擾。</p><p>參數設置</p><p class="ql-align-justify">不同波長光的衍射效率對光柵周期、傾角敏感，需通過 OAS 軟件進行參數優化，選用鋸齒形透射光柵，基于 OAS 內置光柵模型庫搭建三維模型，定義入射光入射角為 0°。
展開 來源 ：36氪
上海顯耀顯示科技有限公司Jade Bird Display（以下簡稱JBD）已完成數億元A輪融資，本輪融資由同創偉業領投。這已經是JBD半年內完成的第二筆數億元融資，融資資金將用于針對AR應用領域的Micro LED微顯示芯片研發與量產。
JBD是36氪水面下欄目“潛伏獨角獸”挖掘的第一期企業，它成立于2015年，是全球第一家具備Micro LED微顯示芯片量產能力的企業。不同于絕大多數Micro LED企業針對電視、智能穿戴等應用制備大于1英寸的顯示器，JBD專注于0.5英寸以下超微小型顯示器的研發和生產，主要提供近眼顯示AR、MR、汽車抬頭顯示、無掩膜光刻、微型投影儀、3D打印曝光等應用的產品和解決方案，首創了在晶圓級制備微顯示器件的混合集成技術。
JBD混合集成電路晶圓
JBD的微顯示產品具有高光效、高亮度、高幀頻、高可靠性、低成本、小體積等多方面優勢，并已經在Micro LED微顯示領域全球專利布局，可自由銷售。據JBD方表示，其產品目前已覆蓋全球70%近眼顯示關鍵客戶，合作伙伴中不乏全球科技巨頭。
JBD 0.13英寸RGB Micro LED微顯示面板
左：AmLED 單色光引擎；右：AmLED 單色光引擎全彩顯示方案
同樣的，彩色光引擎方案體積也小而輕：僅1.35 立方厘米、重2.3克，輸出光通量高達5流明，可支持多種場景下的彩色化顯示應用。
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而100lp/mm的空間頻率對應20°×15°視野下1600×1200的分辨率，完全滿足AR近眼顯示的視覺要求。這一結果充分證明，隨機掩模光柵的隨機分布對成像質量的影響在可接受范圍內，為該設計方案的實際應用奠定了重要的成像性能基礎。
、近眼顯示等AR光學終端，其通過全息衍射元件實現光線高效耦合入波導、全反射傳輸與定向出射，解決傳統AR光學系統體積大、眼動范圍小、視場受限等痛點，為打造輕薄、高清、大視場的AR光學系統提供關鍵支撐。
傾斜光柵的參數優化及公差分析1個月前
對于背光系統、光內連器和近眼顯示器等許多應用來說，將光高效地耦合到引導結構中是一個重要的問題。對于這種應用，傾斜光柵以能夠高效地耦合單色光而聞名。在本例中，提出了利用嚴格傅里葉模態方法（FMM，也稱為RCWA）對傾斜光柵的優化方法。優化后的光柵的衍射效率超過90%。此外，還研究了其對光柵的傾角偏差和圓角邊緣的影響。
一、智能眼鏡交互測試：三大核心指標與行業基準
智能眼鏡交互無小事，每毫秒延遲、每一次誤觸，都會摧毀近眼顯示的沉浸感。行業已形成明確的量化標準，測試必須圍繞以下核心指標展開：
1.
AR眼鏡成像案例分析
簡介
AR 眼鏡成像系統是實現虛實融合顯示的核心載體，由微顯示光機、衍射光波導、光柵耦合器等核心元件構成，其光學性能直接決定近眼顯示的清晰度、視場角與沉浸式體驗。
我們想強調特別是光波導工具箱的新功能——我們為增強和混合現實（AR & MR）應用感興趣的人提供的首選工具，比如近眼顯示的設計和分析。隨著新版本的發布，用戶可以訪問一個徹底更新的均勻性探測器，它現在包括用于計算均勻性的圖形表示，以便更方便地使用。此外，我們還增加了一個全新的探測器附加組件，旨在與探測器共享來自光波導的信息。
AR眼鏡成像案例分析
簡介
AR 眼鏡成像系統是實現虛實融合顯示的核心載體，由微顯示光機、衍射光波導、光柵耦合器等核心元件構成，其光學性能直接決定近眼顯示的清晰度、視場角與沉浸式體驗。
復雜光柵結構被廣泛應用于光譜儀、近眼顯示系統等領域。VirtualLab Fusion 軟件用傅立葉模態法（FMM,或者RCWA）一種簡易的仿真方法來嚴格分析任意的光柵結構。使用圖形用戶界面，可以設置堆棧的幾何圖形，從而生成復雜的光柵結構。 此例程主要用于構建具有二維周期性特征的光柵。
構造二維周期性光柵結構3個月前
復雜光柵結構被廣泛應用于光譜儀、近眼顯示系統等領域。VirtualLab Fusion 軟件用傅立葉模態法（FMM,或者RCWA）一種簡易的仿真方法來嚴格分析任意的光柵結構。使用圖形用戶界面，可以設置堆棧的幾何圖形，從而生成復雜的光柵結構。 此例程主要用于構建具有二維周期性特征的光柵。
光柵是許多經典和現代光學系統的基本組成元件，如光譜儀和近眼顯示領域。光柵的一個特征是對入射光的偏振敏感性，以及通常情況下較強的矢量特性。
無論這種影響是否有益，快速物理光學軟件為您提供了幫助：首先，通過了一致的矢量處理，它不僅包括場和光柵本身，也包括可能包含光柵的光學系統。其次，Virtuallab Fusion提供了對光柵的矢量特征進行詳細的分析的必要工具。
