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AR頭顯光學系統的發展正在經歷一個由不完善到完善的過程。相比VR光學技術，AR光學技術盡管在各個方面還有待改進，但就目前AR的發展來說，它重新定義了人類感知外界和與數字信息交互的方式，而且在未來的生活中，它可能會革新人類的生活方式。軍事領域從一開始就推動著AR技術的發展，是AR頭顯的主要應用領域。

另外，傳統方案會在微型投影儀和光波導之間設計一些光學器件用于信息中繼。但是Trixel 3不需要任何這種中繼光學器件，從這點看，Trixel 3的使用有助于整個產品結構的緊湊設計。 再結合Dispelix的超薄光波導，新光學顯示系統方案將具有有史以來最緊湊結構外形，這意味著在未來越來越多不同尺寸的眼鏡都將可以搭載AR功能。

AR 衍射光波導的設計仿真與分析簡介目前 AR 衍射光波導發展迅速，對于衍射光波導的設計與仿真也在整體設計中起到重要的作用。本文重點介紹國產光學軟件 OAS (Optical Advanced Software) 對 AR 衍射光波導的設計與仿真分析，可以同時分析宏觀的幾何光線追跡和微觀衍射光柵的跨尺度仿真，分析整體系統的傳輸效率及成像效果。

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。

在這個聯合方案中，將介紹一個仿真工作流程來分析單色AR(增強現實)系統的光學性能，用Zemax OpticStudio設計的光學透鏡系統和用 Lumerical設計光柵結構，到Speos進行系統級分析。

Zemax：AR光學設計的關鍵工具從本次天津大學團隊的創新研究，到全球AR/VR行業的技術發展，Zemax軟件始終作為關鍵光學仿真工具，為各類新型光學結構的設計、驗證、優化提供全方位的技術支撐。

OAS 光學軟件的超表面設計功能非常便捷，該功能將構建更為高效、精準的超表面設計流程，進一步推動光學領域的發展。OAS 光學軟件已在超表面設計中展現卓越效能，為科研人員和工程師提供技術保障。

一方面，其獨特的結構特性能夠大幅減小對光機體積的需求，成為 HUD 未來發展的重要技術方向；另一方面，作為 AR 眼鏡的主流方案，光波導技術在設計與加工工藝上已趨于成熟，可將 HUD 對光機體積的需求有效轉換為對更大出光面積的需求，從而為 AR - HUD 技術的革新提供了新的可能。本案例將運用 OAS 光學軟件，深入分析光波導在 AR - HUD 系統中的應用，探索其優化設計方案。

概覽 增強現實(AR)是一種將屏幕上的虛擬世界與現實場景相結合的技術，使用Ansys的完整光學解決方案來設計和分析瞳孔擴展器EPE衍射光柵構成的AR系統，將Zemax OpticStudio的光學透鏡系統信息和Lumerical的光柵信息導入到Speos中，對這些系統進行系統級性能分析，使用Speos在3D環境中模擬整個AR光學系統時，這個互操作性工作流捕獲了光柵微結構和透鏡的宏觀結構之間的相互作用

上海大學微電子學院戴高宇團隊在《光學學報》發表的研究論文《面向微顯示芯片的車載抬頭顯示光路設計》[1]，創新性地以0.6inch micro-LED微顯示芯片為核心，設計出兼具“高放大倍率、小體積、抗陽光倒灌”的AR-HUD光路系統。

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。

因此，您可以設計先進的AR光學系統，以更好地了解出瞳擴展器和其它復雜成像系統中的光線行為。非序列光線追跡使光線能夠以任意順序在光學元件中傳播，從而實現光線分光和散射。通過光線分光，只需要追跡更少的光線，這可以加速計算。

什么是光波導設計 的“坑”？光波導作為 AR/VR 顯示、光通信、光子集成芯片等領域的核心光學組件，正驅動下一代光電產業的技術革新。但從設計到量產的全流程中，跨尺度物理建模、多物理場耦合、光柵參數優化、雜散光抑制等核心難題，讓大多的光學工程師反復陷入設計陷阱。

自由曲面光學的一些關鍵應用包括： 抬頭顯示器（HUD） 望遠鏡 成像系統 光束整形和照明應用 汽車前照燈 紅外透鏡 AR/VR頭戴式顯示設備 衍射光學 像差波前雖然自由曲面光學設計有時是為了優化和改善光學系統的現狀，但如果沒有自由曲面，許多應用將不具備商業可行性。例如，衛星上使用的望遠鏡需要多個反射鏡來引導光線。

此外，通過引入可打印光學系統和納米壓印技術來制造傅里葉光學表面，研究團隊還實現了傳統方法難以企及的高工程良率。為實現創新型光學元件應用，大量生產的傅里葉光學表面。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。

光學設計回顧在優化標準方面，要考慮的要點是球差、彗差、像散、場曲、畸變、色差、相對照度和分辨率（或MTF）。對于三階像差校正，通過降低匹茲伐和來校正場曲，這可能需要較大的折射率差來有效校正。由于塑料透鏡中可選的折射率有限，設計人員使用高度非球面面型的透鏡來校正每個視場。本文的光學設計包含5個擴展非球面透鏡。在前面有一個蓋板玻璃來保護光學器件。

先后主導了AR-HUD、汽車智能大燈、冬奧會定制項目、VR眼鏡、Tof鏡頭、VCSEL準直光路、熒光檢測系統等項目的開發和制作。在LED照明、激光、光通信等光學系統設計領域，也有著豐富的設計研發經驗，曾負責省科技廳支撐項目LED矩陣照明系統開發，教育照明系統項目設計開發，LED拷貝臺項目設計開發。同時在LED產品的光色電、安規檢測等方面有著豐富的經驗。　　共發表相關專利7篇。

2022年4月6日下午，由武漢宇熠與 Ansys Zemax 聯合舉辦的“使用 Zemax OpticStudio 設計AR衍射光波導”線上研討會圓滿結束。 本次研討會的主講老師是來自 Ansys Zemax 的高級應用工程師——谷晨風。

衍射光波導目前應用于 AR Glass 和 AR HUD 較多，越來越多的工程師們開始針對此課題進行研究，仿真及設計。衍射光波導方案主要有體全息衍射光波導（VHG）和表面浮雕衍射光波導（SRG）兩種方案。本次研討會主要針對大家關心的 Zemax OpticStudio 在這兩類衍射光波導課題上可提供的解決方案進行介紹，也會涉及大家常問問題的回答。

公司已經掌握了從產品概念到原型測試的整個研發過程，WayRay從一家初創公司蛻變為全息光學系統、硬件和軟件的全周期制造商。通過這些努力，WayRay公司順利完成了與原始設備制造商的合作項目，向主要汽車制造商提供了先進全息AR技術，在全球汽車行業站穩了腳跟。