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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: 2024-01-23
    摘要 k{^iv:  
    U a1Z,~ *  
    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。 uN$ <7KB"  
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    *+J`Yk7}  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 Lcs?2c:%  
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    任务描述 <I2~>x5db  
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    光导元件 s>ZlW:jY  
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    FOuPj+}F  
    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。 /,ISx }  
    sg_%=;  
    tSunO-\y  
    m$$sNPnT  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 v+d? #^  
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    TnPx.mwK\  
    }DkdF  
    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。 ^<Sy{KY  
    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。 a &hj|  
    qB3=wFI  
    x<) T,c5Y  
    HgOrrewj  
    出瞳扩展器(EPE)区域 FW"gj\  
    (w/lZt  
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    eg>]{`WQ  
    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: )`<7qT_BM  
    ;QQ/bM&I  
    Kd3EZo.  
    p+:MZP -%(  
    设计&分析工具 8s6^!e&  
    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。 dijHi  
    - 光导布局设计工具: U5H5QW+  
    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。 W%K=N-kE_  
    - k域布局工具。 (.9H1aO46|  
    分析你的设计的耦合条件。 _z& H O  
    - 尺寸和光栅分析工具。 \l/<[ZZ  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 *6]_ 6xO  
    ~P+;_  
    ?4lEHef  
    `FIS2sl/  
    总结-元件 K%NgZ(x(  
    IlMst16q5  
    7u[$  
    bN.U2%~!  
    ZG_iF#  
    42,K8  
    结果:系统中的光线 >2LlBLQ  
    biAa&   
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 8,?*eYNjb  
    gqACIXR  
    !FbW3p f  
    3qrjb]E%}  
    所有在光导内传播的光线: rA1;DSw6E[  
    ~{npG  
    )F%zT[Auph  
    m7,;Hr(  
    FOV:0°×0° -y)g}D%  
    rJc=&'{&)N  
    }wV/)Oy[  
    @i@f@.t  
    FOV:−20°×0° ;%$wA5"2M  
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    oJVpJA0IA  
    6g%~~hX  
    FOV:20°×0° k3r<']S^  
    -^= JKd &p  
    3Cl&1K #5  
    [knwp$  
    VirtualLab Fusion技术 +cx(Q(HD\  
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