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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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题名基于FPGA的多传感器融合同步授时系统设计
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作者
黄战华
李晓伟
王康年
董联欣
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机构
天津大学精密仪器与光电子工程学院
天津大学四川创新研究院
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出处
《仪表技术与传感器》
CSCD
北大核心
2023年第7期52-61,共10页
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文摘
为了充分发挥多传感器融合系统的优点,提高其同步授时的精确性和信息融合的鲁棒性,设计了一种基于FPGA的多传感器融合同步授时系统。系统传感器包含激光雷达、相机以及惯性测量单元IMU;通过FPGA内部的秒脉冲(PPS)校准模块产生的精确且稳定的信号作为标准触发信号,触发校准模块以该标准触发信号作为基准结合各传感器自身工作频率产生同步脉冲触发各传感器,以此方式实现激光雷达、惯性测量单元IMU和相机的同步授时。实验结果表明:基于FPGA的多传感器融合同步授时系统实现了各传感器的同步授时,且传感器信息融合的有效性与鲁棒性较好。
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关键词
FPGA
多传感器融合
同步授时
信息融合
纳秒时间戳
数据采集
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Keywords
FPGA
multi-sensor fusion
synchronous timing
information fusion
nanosecond timestamp
data collection
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分类号
TN791
[电子电信—电路与系统]
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题名增强现实显示的偏振不敏感光栅波导研究
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作者
申苜弘
杨磊
黄战华
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
2022年第20期169-175,共7页
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基金
国家自然科学基金(61475113)。
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文摘
一般的光栅波导式头戴显示器因偏振敏感不能同时使用横电(TE)偏振光和横磁(TM)偏振光进行成像显示。为解决该问题,基于遗传算法与严格耦合波分析法提出了一种偏振不敏感光栅的设计方法。制作了偏振不敏感的光栅波导,进行了光栅波导的衍射效率测量实验。该光栅工作波长为532 nm。耦入光栅对TE偏振光的平均衍射效率从6.1%提高到了21.0%,对TM偏振光的平均衍射效率从13.7%提高到了40.5%,对非偏振光的平均衍射效率从9.9%提高到了30.7%。耦出光栅对TE偏振光的平均衍射效率从3.1%提高到了12.1%,对TM偏振光的平均衍射效率从0.8%提高到了10.7%,对非偏振光的平均衍射效率从1.9%提高到了11.4%。搭建了显示系统样机,测试表明显示效果清晰明亮。实现了30°×22°的大视场角,验证了偏振不敏感光栅波导设计方法和非偏振图像源在增强现实领域的可用性,为波导型增强现实系统的研究与发展提供一定的指导作用。
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关键词
增强现实显示
波导光栅
偏振不敏感光栅
衍射效率
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Keywords
augmented reality display
waveguide grating
polarization insensitive grating
diffraction efficiency
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分类号
O436.1
[机械工程—光学工程]
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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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