AR/VR光學器件
關注創建者：匿名 創建時間：2025-12-30
AR/VR光學器件的實例教程
兩者都改變了光學性能。就像其他人感知的雜散光一樣，這有可能導致系統規格的變化。
AR/VR行業生態鏈
Ansys完整工作流
Ansys衍射方案工作流
典型案例
客戶痛點
? 模擬人眼看到的圖像，并優化其在整個眼盒的均勻性（擴大的出瞳）。
? 分析雜散光和對系統的容忍度。
解決方案
? RCWA: 該插件可以實時模擬整個系統中的實際光柵。表面浮雕光柵是這種類型的系統中最重要的組成部分。
? 圖像仿真: 使用位圖或整個鏡頭系統作為圖像源。人眼探測器從系統中接收圖像.
? 優化：優化任何東西，包括圖像的均勻性。
效益分析
? 動態鏈接：在RCWA算法和光線追跡引擎之間，將微觀和宏觀光學聯系起來，進行全面的系統模擬和優化。
? 獨特的緩存和插值技術、隨機模式和階次濾波器極大地提高了仿真速度。
? 參數化光柵模型允許對梯形光柵的斜角和填充系數等因素進行優化。
Lumerical和Zemax數據傳播
客戶痛點
? 在較大的光線追蹤系統中進行精確的光柵模擬。
? 優化光柵參數以獲得更好的性能
解決方案
? FDTD: 對2D光柵進行精確模擬。
? Dynamic link : 該插件允許ZOS調用Lumerical計算所需的數據進行模擬，并改變光柵參數進行優化。
? 圖像仿真: 使用位圖或整個鏡頭系統作為圖像源。人眼探測器從系統中接收圖像.
? 優化：優化任何東西，包括圖像的均勻性。
效益分析
? Lumerical和Zemax之間的動態聯系可以為全面的系統仿真和優化服務。
? 獨特的緩存和插值技術、隨機模式和階次濾波器極大地提高了仿真速度。
展開 近年來隨著Pancake鏡頭技術和用于二維擴瞳的衍射光波導技術的成熟和商業化，AR和VR顯示設備迎來了新一輪的發展。同時通過先進傳感器技術和先進融合算法技術實現的MR顯示技術也為元宇宙顯示設備提供了新的發展思路。
光學設計與仿真軟件是幫助實現上述XR顯示技術的必要工具。XR顯示技術從微觀結構和膜層設計到宏觀顯示效果的跨物理尺度的設計需求也為光學仿真軟件提出了更高的技術要求。
Ansys全鏈路光學設計與仿真工具可以幫助XR設備設計者實現從微光柵結構設計，膜層設計到宏觀的光學鏡組設計和光學環境仿真的一站式光學仿真解決方案，幫助用戶設計和分析包括基于衍射光柵的AR顯示設備birdbath類AR設備，基于Pancake鏡頭的VR顯示設備，和頭顯光學傳感器等多種XR光學技術設備，助力先進元宇宙顯示設備的開發。
基于此，8月29日，Ansys 2024 R1系列網絡研討會將推出「A/VR光學設計仿真解決方案」主題內容。歡迎感興趣的用戶免費報名參會。
時間：8月29日，16:00-17:00
講師簡介：
李宏宇 | Ansys 高級應用工程師
華中科技大學，光電信息工程專業，法國斯特拉斯堡大學光學工程博士。2021年加入Ansys中國。現負責 Ansys Speos技術支持和相關業務開發工作。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
技術鄰簡介:
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
展開 衍射波導準直系統設計案例
簡介
在現代光學顯示技術中，衍射光波導系統因其獨特的光學性能和緊湊的結構設計，在增強現實（AR）、虛擬現實（VR）等領域展現出巨大的應用潛力。本案例聚焦于衍射波導準直系統，旨在通過 OAS 光學軟件深入探究其光學性能，為系統的優化設計提供有力依據。
OAS 軟件在案例中的應用
光波導設計
利用OAS的布局設置，更改光波導的需求參數，OAS可以直接生成相應初始光波導結構，包含光源、耦入光柵、耦出光柵、轉向光柵、眼盒等。設置好入射光的波長，光線尺寸等光線信息，光源到光波導的距離、視場、入射光介質、眼盒的尺寸、光波導材料，耦入耦出光柵的方向周期等等一系列參數，能夠通過內部算法計算得出。后續還有K空間可視化、光柵足跡分析、結果查看、PSF/MTF分析等。
光線追跡分析
利用 OAS 光學軟件對該衍射光波導系統進行光線追跡模擬。如圖所示，在完成光線追跡后，清晰展示了光線在整個系統中的傳播軌跡，包括從光源發出，經過一系列光學組件，最終進入衍射光波導部分的全過程。這一過程幫助研究人員準確把握光線走向，為后續分析奠定基礎。
像面輻照度分布分析
OAS 軟件進一步對像面的輻照度分布進行分析，結果以對數（lg）形式呈現于圖中。輻照度分布反映了像面上不同位置接收到的光能量密度。通過對像面輻照度分布的分析，能夠清晰了解系統成像的均勻性以及能量分布情況。
案例結果分析
雜散光現象
在輻照度圖上，可觀察到存在少量雜散光。雜散光的出現會降低系統成像的對比度和清晰度，對系統的性能產生不利影響。因此，準確識別雜散光來源并加以解決是優化光學系統的重要環節。
雜散光來源剖析
經深入分析，這些雜散光主要來源于透鏡準直系統。
展開 據介紹，這兩個光學模塊都具有內置的微型顯示器。不同于傳統的液晶顯示器 (LCD)，這兩款光學模組都配備了硅基液晶 (LCoS)，這種器件可在硅晶片上構建電子電路。使用這些光學模組，用戶可以體驗到一塊100英寸大屏（視角47度）呈現在眼前。
另外，Raontech公司針對這兩款光學模塊還實施了小型化和輕量化技術。實際上，這些光學模塊的透鏡厚度為11mm，重量12g。考慮到目前市場上VR/AR眼鏡的重量通常在100g左右，他們這兩款光學模組鏡頭可以支持終端客戶開發出更輕薄的產品。最后，這兩款光學模塊還可以提升戴眼鏡的人的使用便利性，因為他們通過設計優化，還提供用戶額外安裝矯正視力鏡片的選擇。
根據該公司的計劃，Raontech 公司還會在未來提供F2系列光學模塊的開發套件和相關的軟硬件開發平臺，這些可以幫助客戶進一步縮短VR/AR設備的生產周期。另外，該公司還會為客戶提供如何通過USB-C接口連接智能眼睛的示意圖。
在未來，Raontech公司還計劃通過更多樣化的產品尺寸和分辨率（0.37英寸全高清、0.5英寸高清）的推出來進一步擴展其產品陣容。Raontech公司的首席執行官Bo-eun Kim表示：“為了讓智能眼鏡和智能顯示設備在虛擬時代擴大其使用范圍，整個市場還需要大規模量產更多數量的光學組件和微型顯示器。Raontech公司將完成量產準備，為VR/AR等設備的普及做出貢獻。”
圖2. Raontech AR智能眼鏡原型機
- END -
展開 研究團隊證明了通過快速大面積形成可直接用于包括AR/VR顯示器等創新光學器件可直接應用的光學結構，可達到傳統制作方式無法達到的工程良率，具有顯著的經濟優勢。這些光學結構不僅可以在平面上形成，還可以在曲面上實現，極大地擴展了其應用范圍。
基于這項技術，研究團隊還將為提升顯示效率的微透鏡陣列（MLA）和作為AR/VR核心元件的輸入/輸出耦合器(in/out coupler)光學結構制作為晶圓級，并進行了驗證。
此外，研究團隊還成功在彎曲基板上形成傅里葉光學表面，進一步拓寬了該技術的應用領域。
展望未來，研究團隊開發的該方法能夠提高包括電視在內的傳統顯示的光提取效率，并且能夠作為尖端光學設備的有效光學元件使用，有望對提高顯示行業的生產力做出重大貢獻。
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衍射波導準直系統設計案例
簡介
在現代光學顯示技術中，衍射光波導系統因其獨特的光學性能和緊湊的結構設計，在增強現實（AR）、虛擬現實（VR）等領域展現出巨大的應用潛力。本案例聚焦于衍射波導準直系統，旨在通過 OAS 光學軟件深入探究其光學性能，為系統的優化設計提供有力依據。
OAS 軟件在案例中的應用
光波導設計
利用OAS的布局設置，更改光波導的需求參數
在本文中，演示了一個示例，在 OpticStudio 中使用 RCWA 工具為增強現實 （AR） 系統設置出瞳擴展器 （EPE）。首先解釋了 k-space（光動量）中光柵的規劃，并討論了設置每個光柵的細節。
介紹
本文是 4 篇文章中的第 1 部分，介紹了 k-space 的概念，并討論了如何根據此概念規劃出瞳擴展器設計。
本文介紹的系統包括光柵。衍射光柵效率由 RCWA DLL 建模
CINNO Research產業資訊，高麗大學研究團隊成功實現了具有全球最高效率、用于增強現實（AR）·虛擬現實（VR）顯示用的衍射光學元件。
根據韓媒Newsis報道，該研究成果于8月13日在國際權威學術期刊《Advanced Materials（先進材料）》上發表，影響因子為27.4。
來自高麗大學融合能源工程系的李承宇教授和化學與生物醫學工程系的方俊河教授領導的研究團隊，通過采用AR
近年來隨著Pancake鏡頭技術和用于二維擴瞳的衍射光波導技術的成熟和商業化，AR和VR顯示設備迎來了新一輪的發展。同時通過先進傳感器技術和先進融合算法技術實現的MR顯示技術也為元宇宙顯示設備提供了新的發展思路。
光學設計與仿真軟件是幫助實現上述XR顯示技術的必要工具。XR顯示技術從微觀結構和膜層設計到宏觀顯示效果的跨物理尺度的設計需求也為光學仿真軟件提出了更高的技術要求。
Ansys
客戶面臨的挑戰
鬼影：為了減少尺寸和重量，引入了光柵、半反射膜等組件。這些組件與傳統的成像系統相比，帶來了更高的反射。鬼影會降低圖像質量，因為它降低了對比度。
他人感知的雜光：他人觀察到的雜散光可能會觸發其他規格的修改，并影響到整個系統的設計。
熱學效應：對尺寸和重量的追求導致了一個緊湊的系統和低光效設計。兩者都改變了光學性能。就像其他人感知的雜散光一樣
這種雙軸曲面的例子很多，比如球體的表面、車窗表面或可穿戴設備中的固定透鏡和AR/VR光學器件等。
在不拉伸片材的情況下，我們不可能將最初處于平面狀態的柔性液晶盒單元平滑地（沒有褶皺）包覆在雙軸曲面（如透鏡）表面。
CINNO Research產業資訊，
作為世界領先的微型顯示解決方案供應商，韓國
Raontech
公司之前就
開發
過多款
AR/VR
智能眼鏡和頭戴式顯示器
(HMD)的核心部件。
近日，據報道該公司
將
開始布局
虛擬現實
(VR) 和增強現實 (AR)
智能眼鏡
市場，
眾所周知，
這些
都是伴隨著虛擬世界出現的新興市場
