本帖最后由 evergarden 于 2022-4-10 11:28 编辑
本科生，现在正在进行毕业设计工作，其中的部分内容就是把DIY的AR眼镜用到的自由曲面棱镜用zemax仿真设计出来，下图所示：
得益于zemax官网的教程和阅读的文献，掌握了该种设计的基本思路，我也在论坛发表了相关的求助，希望有大佬可以看到，不过在这之前我先把自己目前积累的设计经验分享给同样是小白的新手们，大家一起努力！（其实是新手没贡献值想赶紧赚积分哈哈哈，审核大大看在我态度这么诚恳的份上赏给给我点贡献值吧）我们先来简单介绍一下这个结构：
OST-HMD包含了两个光学元件: 1)楔形FFS稜镜 和2) 胶合辅助镜头。在OpticStu诶io中我们会先建立FFS稜镜，并根据原始规格进行参数设定，接著以微显示器投影路径(第一道光路)为目标进行优化。在完成上述步骤后，我们在多重结构编辑器(multi-configuration e诶itor)中建立胶合辅助镜头。藉由这个镜头的辅助，可以有效减少畸变的影响，并消除光学系统的屈光能力。透过以上的步骤，我们可以改善第二道光路使观察者看到的外界景物不会扭曲变形。 这种离轴的结构应该是比较难设计的，在开始的时候我甚至一度以为需要用到非序列模式，但是在阅读完官网教程之后才发现原来只用序列模式和坐标断点就可以实现该设计！ 一、初始结构搭建 具体的思路如下，首先在序列模式中，我们利用多个倾斜或偏心表面建立稜镜。为了确认各表面的位置和存在必要性，我们必须思考系统中的光线是如何通过稜镜，并与各表面交互作用的。在下方示意图中我们可以清楚看到光线的路径、各表面的作用和编号，这些资讯有助于稜镜模型的建立。
如上方示意图，可以看到入射光自S1(LDE中的Surface 3)进入稜镜，接著落在S2(LDE中的Surface 6)上。示意图中的S2作为一个平面镜，使进入稜镜的光线全数反射。在实际应用上S2是一个镀膜的半反射镜(half-mirror)。光线在到达该表面后会分成两个行进路径: 1)在稜镜内部发生反射，最后到达上方的微显示器2)使外界光线顺利通过的透射路径。我们会在稍后的篇幅使用多重结构编辑器建立第二道光路。为了使光线符合示意图中的行进方向，我们会再次使用倾斜和偏心的功能调整表面的位置。 由於在序列模式中無法模擬TIR，因此我們需要額外將S1’設為面鏡。此外，將表面的解形態(Solve type)設為Pickup可使此表面更符合S1(LDE中的surface 3)的實際表現，允許入射光同時呈現反射和穿透的現象。我們可以根據下圖完成上述的設定步驟，使各表面對應的參數隨LDE中Surface 9變更。 由于在序列模式中无法模拟TIR，因此我们需要额外将S1’设为面镜，并将参数设置为拾取，这样参数和S1面就可以保持一致了。此外，将表面的解形态(Solve type)设为Pickup可使此表面更符合S1(LDE中的surface 3)的实际表现，允许入射光同时呈现反射和穿透的现象。我们可以根据下图完成上述的设定步骤，使各表面对应的参数随LDE中Surface 9变更。
二、优化思路
面型的转换应遵循标准面到偶次非球面到AAS到拓展多项式的转换原则，要注意的是拓展多项式的X立方项统一设置为零，这样可保证系统关于YOZ对称，同时视场角可以仅设置Y的正负视场和X的正方向视场，因为系统关于YOZ是对称的，在优化过程中要尽量控制多项式项数，不要高于65项
在官网的教程中使用了RMS波前(wavefront)进行优化，并且以质心(centroi诶)为参考点。但是实际操作发现并不适用，在操作之后发现采用点列图和矩形光同采样可以有效保证像不会散掉。
三、边界限制
这个优化的重中之重就是结构的限制了，为了防止结构变形，我们需要加入限制条件，具体准则如下：
可通过RAGY、RAGZ等实现：
但是目前我的优化还是很不理想，希望后期出来理想结果再补上吧，
最后给大家官网的链接，我就展示了自己做的，其他东西官网很详细，我就不搬运了（https://support.zemax.com/hc/zh- ... F%E7%A4%BA%E5%99%A8）
欢迎大家前来讨论，本人还是新人，懂得不多，但是如果你也是大学新人我还是我信心能有所帮助的哈哈
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发表于 2022-4-10 11:24
发表于 2022-11-11 13:58
