北京耐德佳顯示技術有限公司暨未來顯示與交互技術產業研究院（籌），在北京市石景山區區政府、江蘇鎮江市高新區政府的指導下，聯合歐熠光電科技（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頭戴顯示技術的未來與應用”高峰論壇，誠邀行業專家，合作伙伴及同仁參加指導。
次日，由歐熠光電科技（上海）有限公司、訊技光電科技（上海）有限公司資深技術專家進行深入技術培訓。
此次論壇匯集國際領先顯示技術專家及產業企業，涵蓋LCoS，MicroOLED，Micro
LED等前沿研究領域，并首次匯集國際兩大權威光學設計軟件VirtualLab Fusion及Code-V權威專家，為您全面分析及講解頭戴顯示技術的未來發展趨勢，不可錯過！
VirtualLab Fusion對頭戴式近眼顯示系統的建模與仿真技術：
頭戴式近眼顯示系統是當今用于實現虛擬/混合現實概念的主流方案。在眾多近眼顯示光學結構中，基于光波導和光柵的方案成為現代光學建模與仿真領域中的熱門研究方向。
近眼顯示系統有幾大結構特點（圖1）：
• 在傳統縱向顯示系統中插入光波導（平面或曲面）以實現光路的橫向延申，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構成導光結構。
• 利用衍射光柵實現光耦合進入光波導。
• 通過光波導表面上（以及內部）光柵的獨特排列方式及光柵參數設置，實現波導內光的路徑操控，達到出瞳擴展的目的。
• 密集的多通道輸出結構（出瞳擴展）可將顯示信息導出至廣域出瞳范圍，進而消減對系統頭戴位置的約束.
• 通過上述復雜光路實現的輸入-輸出顯示通道均需滿足給定的分辨率要求。
VirtualLab Fusion針對這些結構特點成功克服其帶來的建模仿真難點，提供如下功能：
• VirtualLab Fusion是一個統一化的仿真設計平臺，內建多種光學元件，包括光波導、衍射光柵、透鏡系統等。其中的光波導既可以是平面型也可以是曲面型，并可在其上任意位置設置自定義形狀的光柵區域。
• 對于上述光學系統的仿真，不僅需考慮波導平面之間的往復反射、光柵可能引入的多級衍射，而且需處理兩者結合后的復雜光學交互作用。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進行仿真。而VirtualLab Fusion是當前唯一滿足此要求的商用軟件。
• VirtualLab Fusion中的傅里葉模態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。更值得注意的是，光場在不同光柵區域中往復反射，而VirtualLab Fusion可以利用非序列光場追跡對這種復雜光場傳播進行高速精確地處理。
• 光柵往往產生多個衍射級，其中一個或多個衍射級為工作衍射級，其余為雜光衍射級。在設計過程中，用戶可按需選擇開啟或關閉雜光衍射級。比如在初始設計階段，通過關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計，然后開啟雜光衍射級并對其進行分析，如圖2。
• 當上述光波導加光柵結構設置完成，VirtualLab Fusion會根據預設能量閾值找到范圍內所有可能的光束傳播路徑。每個傳播路徑對應一個獨立的輸出通道，系統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.近眼顯示系統的結構：使用光波導進行導光，使用光柵進行光的耦合以及多通道擴展。左圖為結構展示；右圖為VirtualLab Fusion中的建模模型。
圖2.光線在近眼顯示系統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果圖。下圖左為結構優化前的輸出場，下圖右為結構優化后的輸出場。
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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