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题名高边缘视场光学效率的衍射波导准直投影镜头设计
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作者
黄战华
高懿冰
伍圆军
潘成
芦畅泰
张尹馨
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机构
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室
天津大学四川创新研究院
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出处
《应用光学》
CAS
北大核心
2024年第1期54-62,78,共10页
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文摘
随着微型发光二极管(micro-light emitting diode,Micro-LED)微型图像源被应用于增强现实(augmented reality,AR)显示技术,AR显示系统朝着超小型化方向发展。然而Micro-LED图像源发光角度大,准直投影镜头要求体积小且像质高,其产生的渐晕现象也导致视场(field of view,FOV)边缘处光学效率低、照度不均匀,这对AR光学系统设计造成了挑战。为了解决上述问题,该文基于增加计算得到的非球面场镜,设计了一种照度均匀性高、边缘视场光学效率较高的衍射光栅波导准直投影镜头。对场镜理论进行详细分析,从而确定焦距区间,最终求解其面型参数,设计出照度相对均匀的镜头。设计的新型准直投影镜头对角线FOV为41.2°,F#为1.87,调制传递函数在125 lp/mm处大于0.5。仿真结果表明,系统照度均匀性相对提高了14%,边缘FOV的光学效率相对提高了15%,具有良好的成像性能,该镜头可应用于超小型AR衍射光栅波导头戴显示系统中。
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关键词
准直投影镜头
光学效率
衍射光栅波导
光学设计
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Keywords
collimating lens
optical efficiency
diffraction grating waveguide
optical design
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分类号
TN202
[电子电信—物理电子学]
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题名光栅波导增强现实显示系统误差像质分析与实验
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作者
黄战华
芦畅泰
潘成
伍圆军
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机构
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室
天津大学四川创新研究院
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出处
《激光与光电子学进展》
CSCD
北大核心
2023年第9期147-154,共8页
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文摘
光栅波导显示系统在生产加工和装调过程中,由于微纳加工设备的系统误差、累计误差和人为装调误差会影响系统成像质量产生重像、模糊等问题。为了解决上述问题,设计了一种一维扩瞳光栅波导并采用光线追迹仿真方法,分析了光栅波导平行度误差、光栅周期误差、系统装调误差对成像质量的影响。实验加工并装调测试了光栅波导的成像质量,通过控制波导平整度在0.3′以内,光栅周期公差在0.2 nm以内,制造了一维出瞳扩展光栅波导,准直装调后达到了30×12°视场角,实现了良好的增强现实显示效果和清晰的成像质量,对实际的量产制造具有指导意义。
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关键词
光栅
增强现实显示
波导光栅
杂散光
误差分析
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Keywords
gratings
augmented reality display
waveguide grating
stray light
error analysis
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分类号
O436.1
[机械工程—光学工程]
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