北京耐德佳顯示技術(shù)有限公司暨未來顯示與交互技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究院（籌），在北京市石景山區(qū)區(qū)政府、江蘇鎮(zhèn)江市高新區(qū)政府的指導(dǎo)下，聯(lián)合歐熠光電科技（上海）有限公司、訊技光電科技（上海）有限公司于2018年11月15日武漢光博會期間舉辦“AR頭戴顯示技術(shù)的未來與應(yīng)用”高峰論壇，誠邀行業(yè)專家，合作伙伴及同仁參加指導(dǎo)。
次日，由歐熠光電科技（上海）有限公司、訊技光電科技（上海）有限公司資深技術(shù)專家進行深入技術(shù)培訓(xùn)。
此次論壇匯集國際領(lǐng)先顯示技術(shù)專家及產(chǎn)業(yè)企業(yè)，涵蓋LCoS，MicroOLED，Micro
LED等前沿研究領(lǐng)域，并首次匯集國際兩大權(quán)威光學(xué)設(shè)計軟件VirtualLab Fusion及Code-V權(quán)威專家，為您全面分析及講解頭戴顯示技術(shù)的未來發(fā)展趨勢，不可錯過！
VirtualLab Fusion對頭戴式近眼顯示系統(tǒng)的建模與仿真技術(shù)：
頭戴式近眼顯示系統(tǒng)是當(dāng)今用于實現(xiàn)虛擬/混合現(xiàn)實概念的主流方案。在眾多近眼顯示光學(xué)結(jié)構(gòu)中，基于光波導(dǎo)和光柵的方案成為現(xiàn)代光學(xué)建模與仿真領(lǐng)域中的熱門研究方向。
近眼顯示系統(tǒng)有幾大結(jié)構(gòu)特點（圖1）：
• 在傳統(tǒng)縱向顯示系統(tǒng)中插入光波導(dǎo)（平面或曲面）以實現(xiàn)光路的橫向延申，以此提供真實場景和虛擬圖像的同步顯示。
• 使用平面或曲面光波導(dǎo)構(gòu)成導(dǎo)光結(jié)構(gòu)。
• 利用衍射光柵實現(xiàn)光耦合進入光波導(dǎo)。
• 通過光波導(dǎo)表面上（以及內(nèi)部）光柵的獨特排列方式及光柵參數(shù)設(shè)置，實現(xiàn)波導(dǎo)內(nèi)光的路徑操控，達到出瞳擴展的目的。
• 密集的多通道輸出結(jié)構(gòu)（出瞳擴展）可將顯示信息導(dǎo)出至廣域出瞳范圍，進而消減對系統(tǒng)頭戴位置的約束.
• 通過上述復(fù)雜光路實現(xiàn)的輸入-輸出顯示通道均需滿足給定的分辨率要求。
VirtualLab Fusion針對這些結(jié)構(gòu)特點成功克服其帶來的建模仿真難點，提供如下功能：
• VirtualLab Fusion是一個統(tǒng)一化的仿真設(shè)計平臺，內(nèi)建多種光學(xué)元件，包括光波導(dǎo)、衍射光柵、透鏡系統(tǒng)等。其中的光波導(dǎo)既可以是平面型也可以是曲面型，并可在其上任意位置設(shè)置自定義形狀的光柵區(qū)域。
• 對于上述光學(xué)系統(tǒng)的仿真，不僅需考慮波導(dǎo)平面之間的往復(fù)反射、光柵可能引入的多級衍射，而且需處理兩者結(jié)合后的復(fù)雜光學(xué)交互作用。這就需要使用非序列（non-sequential）的傳播概念。VirtualLab Fusion提供了序列（sequential）以及非序列（non-sequential）傳播，并可在兩種傳播方式中自由切換，如圖1,2。
• 不同于傳統(tǒng)鬼像分析中使用的非序列光線追跡，要正確處理光柵衍射效果必須考慮光的電磁場特性（如偏振），這要求以非序列光場追跡的方式對系統(tǒng)進行仿真。而VirtualLab Fusion是當(dāng)前唯一滿足此要求的商用軟件。
• VirtualLab Fusion中的傅里葉模態(tài)法可用于精確求解光柵衍射問題，它可高效處理周期接近波長范圍的光柵的衍射效率計算，并且考慮偏振效應(yīng)。更值得注意的是，光場在不同光柵區(qū)域中往復(fù)反射，而VirtualLab Fusion可以利用非序列光場追跡對這種復(fù)雜光場傳播進行高速精確地處理。
• 光柵往往產(chǎn)生多個衍射級，其中一個或多個衍射級為工作衍射級，其余為雜光衍射級。在設(shè)計過程中，用戶可按需選擇開啟或關(guān)閉雜光衍射級。比如在初始設(shè)計階段，通過關(guān)閉雜光衍射級可便捷地對光柵工作衍射級傳播方向以及傳播能量進行設(shè)計，然后開啟雜光衍射級并對其進行分析，如圖2。
• 當(dāng)上述光波導(dǎo)加光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置完成，VirtualLab Fusion會根據(jù)預(yù)設(shè)能量閾值找到范圍內(nèi)所有可能的光束傳播路徑。每個傳播路徑對應(yīng)一個獨立的輸出通道，系統(tǒng)要求不同輸出通道的光信號能量達到均勻，并且需滿足人眼視覺分辨率要求。VirtualLab Fusion提供了大量智能探測器，不僅可以探測不同輸出通道的能量以及不同通道的能量均勻性，而且可在考慮相干性的前提下正確計算PSF&MTF，如圖3,4。
圖1.近眼顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：使用光波導(dǎo)進行導(dǎo)光，使用光柵進行光的耦合以及多通道擴展。左圖為結(jié)構(gòu)展示；右圖為VirtualLab Fusion中的建模模型。
圖2.光線在近眼顯示系統(tǒng)中的非序列傳播以及光柵雜散光造成鬼像。
圖3.多通道輸出能量均勻化的建模以及結(jié)果圖。下圖左為結(jié)構(gòu)優(yōu)化前的輸出場，下圖右為結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的輸出場。
圖 4 多通道輸出情況下傳播到人眼瞳孔的通道光強分布，以及考慮不同光場相干性情況下的PSF&MTF的二維分布
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