ODS 光学设计软件 | VR pancake 眼镜光学设计

本实例是在 ODS 中设计一个三片式 pancake 折叠式光学系统（联系我们领取附件）

以下是初始结构参数，如下表所示：

光学系统的结构图，如下图所示：

这个三片式的 Pancake 系统沿光轴由人眼侧至显示屏侧依序包括：人眼、第一片透镜、PBS、四分之一波片 QWP、第二片透镜、第三片透镜、显示屏。

其中 PBS 可以反射某种偏振方向的光，并且透射与该反射偏振光垂直正交的偏振光；四分之一波片 QWP 可以改变偏振光的状态，可以将线偏振光与圆偏振光相互转化；第三片透镜右侧S6镀有半透半反膜层。第二片透镜右侧S2镀有S反P透膜层。

实际应用中，从显示屏发出的圆偏振光（假设为左旋）通过半透半反镜（第三片透镜）进入光学系统。当穿过第二片透镜和 Half Mirror 时，透射50%的光并保持左旋圆偏振光（LCP）。然后，通过 QWP 将其转化为S偏振光。PBS反射S偏振光，重新通过 QWP，转化成为左旋圆偏振光（LCP），穿过第二片透镜，到达半透半反镜（第三片透镜）右侧S6时反射当前50%的光，变成右旋圆偏振光（RCP），重新穿过第二片透镜和第三片透镜，经过 QWP 变为 P 偏振光，在 PBS 发生透射，最终达到出瞳。因为 Half Mirror 的存在，理论上系统的效率为25%。

在本文实例中，仅对于 VR pancake 系统进行成像的优化和分析，所以本案例是通过数据表来指定光线到达表面的顺序从而搭建 pancake 式系统。此外，使用的材料没有做出过多的限定，在后续的文章中通过利用 ODS 软件中自动玻璃搜索、优化等功能实现光学系统的材料替换以及非球面系数的进一步优化等，也同样可以在 OAS 软件中建模包含完整偏振元件和膜层在内的系统，做进一步的杂散光、鬼像、偏振追迹等仿真分析。

ODS 中成像设计流程如下：
1.先定义好系统物方参数等信息；
2.根据光线到达的序列，选择面型并按照序列设置面型参数；
3.定义孔径及空间位置；
在 ODS 中优化后得到的结果如下：

查看实体模型图：

像质分析结果：

至此，一个初步的 VR pancake 的基本模型就已经搭建完毕，各位读者可以尝试在 ODS 中对此案例进行搭建，也可以在本文的基础上对此结构做进一步的像差优化、结构调整或杂散光分析等操作，感谢阅读。

来源：武汉二元科技