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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。

幻燈片只是一個用于測試圖像質量的二維碼。在波導的輸出端，構建了一個簡單的攝像系統來模擬人眼接收到的圖像。這包括 3 個物體、一個近軸透鏡、一個環形和一個位于近軸透鏡焦平面的檢測器矩形。近軸透鏡將無限遠處的物體圖像聚焦到焦平面上的檢測器矩形上。打開文件時，已經可以看到檢測器查看器上已經有一個圖像。

幻燈片只是一個用于測試圖像質量的二維碼。在波導的輸出端，構建了一個簡單的攝像系統來模擬人眼接收到的圖像。這包括 3 個物體、一個近軸透鏡、一個環形和一個位于近軸透鏡焦平面的檢測器矩形。近軸透鏡將無限遠處的物體圖像聚焦到焦平面上的檢測器矩形上。打開文件時，已經可以看到檢測器查看器上已經有一個圖像。

探測器與參數設置 對 OAS 軟件分布式探測器進行精細化配置，依據車載 AR?HUD 視場、出瞳直徑、眼動范圍與工作波段設定接收區域、光線閾值與采樣密度。

AR光柵波導的眼動范圍均勻性難題AR技術自上世紀60年代問世以來，已廣泛應用于軍事、娛樂、醫療、教育等多個領域。其中，光柵波導因能通過出瞳擴孔器（EPE）實現大視場、大眼球盒，成為近眼AR顯示的主流技術方案。但在實際應用中，光柵波導的出瞳擴展過程中，未衍射光的能量會逐漸衰減，導致眼動范圍內的空間照度均勻性變差——用戶眼球轉動時，虛擬圖像的亮度會出現明顯波動，嚴重影響視覺體驗。

二維出瞳擴展衍射光波導中的光線傳播示意圖（來自原文）該模塊成功設計出具備二維出瞳擴展的衍射光波導，整體系統由微型投影光機、光波導與人眼模型構成，結構設計極具優勢。其投影光學系統焦距 14.5 mm，對角線視場角 28°，總長度僅 9.45 mm，光學元件直徑小于 5.4 mm，憑借緊湊小巧的特性，完美適配近眼顯示設備的輕量化需求。

對于二維光柵波導結構，由于二維光柵的衍射特性，可以同時起到耦出和擴瞳的作用，因此該結構可以只使用兩個光柵來進行波導的設計，可以進一步縮小波導的體積，便于集成化的設計。圖1.1 衍射光波導系統結構視圖（波導法向視圖）。(a) L型三分區一維光柵波導；(b) 二維光柵波導2.光柵設計AR 設計中不同光柵的作用不同，相對的，光柵的工作級次和周期等參數也有所不同。

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。

此外，這些區域可以配備理想化的或真實的光柵結構，作為入射器、出射器和擴瞳器發揮作用。 輸入耦合和輸出耦合的光柵區域 為了簡單起見，我們在圓形區域使用了兩個一維周期性入射耦合光柵（一個在第一表面，一個在第二表面）。這將導致FOV的左右部分的行為略微不對稱，但可以通過將兩個光柵組合成一個單一的二維周期結構（位于第一或第二表面）來克服這個問題。

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。

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。

該系統的核心是OC，它是一種二維光柵，由以六邊形周期結構排列的平行四邊形柱組成。在OpticStudio內置的波導系統中，準直光束入射到IC光柵上，并通過波導傳播到OC。二維光柵的六邊形周期結構允許光束傳播并分布到波導中的大區域，如下圖所示。通過這種方式，光線通過OC傳播，并在多個位置被提取到眼盒，有效地模擬了瞳孔。

第一次優化的結果顯示了在像面上實現最小的RMS光斑半徑時所需的全息圖光焦度最佳結果。有了初始設計之后，我們將對這個系統進行一系列優化，包括擴大FOV、增加入瞳的直徑（相當于增加眼動范圍）、使波導更薄等。

此外，這些區域可以配備理想化的或真實的光柵結構，作為入射器、出射器和擴瞳器發揮作用。 輸入耦合和輸出耦合的光柵區域 為了簡單起見，我們在圓形區域使用了兩個一維周期性入射耦合光柵（一個在第一表面，一個在第二表面）。這將導致FOV的左右部分的行為略微不對稱，但可以通過將兩個光柵組合成一個單一的二維周期結構（位于第一或第二表面）來克服這個問題。

建模任務：專利WO2018/178626 任務描述 光波導元件 使用光波導組件，可以輕松定義具有復雜形狀區域的系統。此外，這些區域可以配備理想的或真實的光柵結構，以充當入射耦合器、出耦合器或出瞳擴展器。 光波導結構 使用光波導組件，可以輕松定義具有復雜形狀區域的系統。

聯合方案 | Speos 和 Lumerical 聯合 optiSLang 的顯示屏優化設計 聯合方案 | Zemax + Speos 助力HUD抬頭顯示器設計

建模任務：專利WO2018/178626 任務描述 光波導元件 使用光波導組件，可以輕松定義具有復雜形狀區域的系統。此外，這些區域可以配備理想的或真實的光柵結構，以充當入射耦合器、出耦合器或出瞳擴展器。 光波導結構 使用光波導組件，可以輕松定義具有復雜形狀區域的系統。

本文不討論 RCWA 工具的詳細信息，想要了解RCWA 工具的可以查看這篇文章以了解更多信息：利用 RCWA 方法模擬表面浮雕光柵的衍射效率出瞳擴展器出瞳擴展 （EPE） 是基于波導的 AR 系統中常用的技術之一。在圖 1 中，顯示了一個理想的系統，其中光通過表面浮雕光柵 （SRG） 耦合到波導中，并通過另一個 SRG 從波導耦合出來。

初始規格是： 出瞳距離= 15mm瞳孔直徑= 3mmFOV = 10度波導厚度= 10mm 光線將通過全息圖耦合到波導中。全息圖將被嵌入到PMMA材料中且出口面將會傾斜45度。根據程序的實際工作方式，系統會被“反向”建模。現實中（物理系統中），AR系統的光源是微顯示器，而成像平面將是人眼的視網膜（AR系統的出瞳和人眼系統的入瞳將被放置在同一位置）。

摘要 目前，大多數創新的增強和混合現實設備都是基于光波導或波導配置，并結合微觀結構來耦合光的進入和輸出。VirtualLab Fusion技術能夠通過應用我們獨特的物理光學方法對這些器件進行詳細的建模，其中包括所有感興趣的影響因素（如相干性、偏振和衍射）。