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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。 A3!xYG=+  
    jP{W|9@ (  
    _w'N&#  
    Y!+q3`-%T  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 +1R qo  
    {eQ')f  
    TqZ&X| G  
    [h3y8O  
    任务描述 3Mw2;.rk  
    cc$L56q  
    ^EG@tB $<  
    OE"r=is  
    光导元件 !Q0aKkMfL  
    ,^>WC G  
    Yw\7`  
    0VA$ Ige  
    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。 2&k5X-Y  
    fG^#G/n2  
    Y(` # J[  
    Z6`oGFq  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 =>_k;x  
    RjOQSy3  
    6?CBa]QG  
    (ohza<X;6  
    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。 pFUW7jE  
    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。 $;ssW"7~Qn  
    4Y=sTXbFt  
    7Lv5@  
    l5}b.B^w  
    出瞳扩展器(EPE)区域 X`,]@c%C`  
    x;G~c5  
    '%D$|)  
    ]Q%|69H}B  
    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: UB4M=R|  
    T9c=As_EM  
    6*cY[R|q!  
    c T[.T#I  
    设计&分析工具 dV5aIj  
    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。 f a9n6uT  
    - 光导布局设计工具: a9OJC4\  
    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。 X+: >&&9  
    - k域布局工具。 mJ>@Dh3>G  
    分析你的设计的耦合条件。 $?dAO}f3O)  
    - 尺寸和光栅分析工具。 v7L} I[f  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 uAWmg8  
    XyS|7#o  
    * MJl(  
    kH)JBx.  
    总结-元件 X1P_IB  
    E8:4Z$|c  
    $p} /&  
    {O"?_6',  
    V&' :S{i  
    zeXMi:X  
    结果:系统中的光线 `F#<qZSR  
    >/kwy2  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 5&uS700  
    Od>^yhn  
    4s Vr]p`  
    Cw=wU/)  
    所有在光导内传播的光线: (f5v{S6b(  
    +hz^( I7  
    &I[ITp6y 0  
    I& `>6=)  
    FOV:0°×0° Rv ]?qJL  
    a-`OE"  
    4HG@moYn@  
    Ozygr?*X  
    FOV:−20°×0° #$vef  
    U2tsHm.O  
    $J~~.PUXQ  
    pearf2F  
    FOV:20°×0° >};6>)0  
    U#B,Q6~  
    DIk\=[{2q  
    -zeodv7  
    VirtualLab Fusion技术 doCWJ   
    8tc9H}>  
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