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    [技术]基于微软专利的带蝴蝶出瞳扩展的光波导结构 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-04-15
    在为增强和混合现实(AR&MR)应用设计光波导设备的过程中,所提供的视场(FOV)等参数是主要的兴趣所在。为了突破可实现的最大视场的极限,人们研究了各种方法,例如在从入射耦合到出射耦合的传播过程中分割视场的系统。一个非常流行的方法是所谓的 "蝴蝶出瞳扩展",即在FOV的正负部分使用两个独立的EPE光栅区域,这也被应用于微软的Hololens2。在这份文件中,我们展示了在VirtualLab Fusion中实现这样一个EPE概念,它基于微软的US9791703B1专利。 dEG ]riO  
    Bi XTC$Oi  
    "]UIz_^'`U  
    4]IKh,jT  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 ZqFUPHc  
    R|-j]Ne  
    M2L0c?  
    ?y46o2b*)  
    任务描述 V $>"f(  
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    光导元件 VRB~7\A5<)  
    #?Wo <]i  
    OiF]_"  
    j<@fT ewZ  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 CZ2iJy  
    d9|T=R  
    G\):2Qz!|  
    s6IP;}  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 Ym`1<2mq\  
    @f%wd2  
    rXuAixu!t  
    jQkUNPHu  
    为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 Q~b_dx{m  
    为了重新组合和耦合光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。 Stt* 1gT  
    g/!Otgfu  
    t +J)dr  
    `[&v  
    出瞳扩展器(EPE)区域 VD9J}bgJ  
    zaBG=  
    rCkYfTYI  
    [{?;c+[  
    每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面: Q+lbN  
    Z+Xc1W^  
    F46O!xb%  
    K# /Ch5?  
    设计&分析工具 c9|I4=_K  
    VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 jKYm/}d  
    - 光导布局设计工具: kv/(rKLp*  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 ThbP;CzI#  
    - k域布局工具。 %Dl_}  
    分析你的设计的耦合条件。 YyG~#6aCh  
    - 尺寸和光栅分析工具。 48;~bVr}  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 4sI3(z)9H  
    Up'."w_zE  
    {;\%!I  
    -GK'V  
    总结-元件 B JU*`Tx  
    V!\n3i?i  
    /m;O;2"  
    ]gEu.Nth`  
    vrQFx~ZztH  
    juR  
    结果:系统中的光线 $,g 3*A  
    |HNQ|r_5S  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: [GOX0}$?  
    Gi;9 S  
    <nf=SRZ  
    ocq2  
    所有在光导内传播的光线: .HQVj'g  
    1`nc8qC  
    g<0w/n!jmC  
    S[ws0Y60  
    FOV:0°×0° Wn2Ny jX  
    _T_PX$B  
    5c*p2:]  
    |:dCVd<du  
    FOV:−20°×0° }k4`  
    S.qk%NTTD  
    |+>%o.M&i  
    5?D1][  
    FOV:20°×0° t%0r"bTi  
    >N :|Km\  
    WNCM|VUl  
    u XaL  
    VirtualLab Fusion技术 yp( ?1  
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