AR-HUD 光波导方案优化难题待解?OAS 光学软件来破局

波导-HUD系统案例分析

简介

光波导技术凭借其平板超薄结构和强大的二维扩展能力,在解决AR-HUD问题方面展现出显著优势。一方面,其独特的结构特性能够大幅减小对光机体积的需求,成为 HUD 未来发展的重要技术方向;另一方面,作为 AR 眼镜的主流方案,光波导技术在设计与加工工艺上已趋于成熟,可将 HUD 对光机体积的需求有效转换为对更大出光面积的需求,从而为 AR - HUD 技术的革新提供了新的可能。本案例将运用 OAS 光学软件,深入分析光波导在 AR - HUD 系统中的应用,探索其优化设计方案。

实验设置与操作

参数配置

光波导板的参数直接影响光束传输与成像效果,其基板材料选用高折射率的光学玻璃,折射率为 1.7,板厚设定为 3mm,以保证光波导的传输效率与结构稳定性;波导内反射膜层采用多层介质膜结构,反射率在特定波段(如 450 - 650nm)下达到 95% 以上,确保光束在波导内的多次反射与高效传输。

耦合光栅作为光束导入与导出波导的关键元件,其周期设为 500nm,占空比为 0.5,光栅深度为 200nm,通过优化光栅参数实现光束与波导的高效耦合。此外,针对 AR - HUD 系统中的照明光源,选用高亮度、窄光谱的微型 LED 阵列,单颗 LED 的发光角度为 15°,中心波长为 520nm,输出功率为 50mW,以满足系统对亮度与色彩的需求。

模型搭建和参数设置

首先创建光波导板三维模型,精确设置其空间位置与方向;随后添加耦合光栅模型,确保光栅与波导板的精确对接,实现光束的顺利耦合。将微型 LED 阵列光源布置在合适位置,模拟实际照明效果。

完成模型搭建后,对系统参数进行全面配置。设定系统的视野(FOV)目标值为 30°×10°,虚拟图像深度(VID)为 5m,以此为基准调整各光学元件参数。在光线追迹参数设置中,定义光线数量为 10000 条,追迹精度设为 0.01mm,确保模拟结果的准确性与可靠性。同时,考虑环境因素对系统的影响,设置环境光强度为 10000lux,模拟强光环境下的显示效果,启动 OAS 软件的光线追迹功能,对光束在系统中的传播过程进行模拟。

(反射投影式)

(直接显示式)

总结

本案例通过 OAS 光学软件对 AR - HUD 光波导系统进行全面模拟与分析,充分验证了光波导技术在解决当前 AR - HUD 技术瓶颈方面的显著优势。未来,随着 OAS 光学软件功能的不断完善与光波导技术的持续发展,AR - HUD 系统有望实现更高效、更优质的显示效果,推动智能驾驶交互技术迈向新的高度。

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