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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 l)y$c}U  
    r|!w,>.  
    在为增强和混合现实(AR&MR)应用设计光波导设备的过程中,所提供的视场(FOV)等参数是主要的兴趣所在。为了突破可实现的最大视场的极限,人们研究了各种方法,例如在从入射耦合到出射耦合的传播过程中分割视场的系统。一个非常流行的方法是所谓的 "蝴蝶出瞳扩展",即在FOV的正负部分使用两个独立的EPE光栅区域,这也被应用于微软的Hololens2。在这份文件中,我们展示了在VirtualLab Fusion中实现这样一个EPE概念,它基于微软的US9791703B1专利。 a1V+doC  
    EHpIbj;n  
    cQkH4>C~  
    #$q~ZKB  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 \hGo D  
    EB8=*B8  
    m$nT#@l5bH  
    paFiuQ  
    任务描述 xWkCP2$?P  
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    Glz)-hjJ:n  
    [I/f(GK  
    光导元件 s7j#Yg  
    OsS5WY0H  
    !uaV6K  
    T\;7'  
    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。 N}`.N  
    1J$sIY,Ou  
    -$Y@]uf^  
    EPx_xX  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 r\6 "mU  
    E]G#"EV!Y  
    Q-<,+[/  
    43cdWd%  
    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。 EW;R^?Z  
    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。 Y@)iPK@z  
    osKM3}Sb  
    r>v_NKS]t  
    C@!C='b,  
    出瞳扩展器(EPE)区域 US8pT|/  
    34Q;& z\e  
    U@ #YKv  
    eK_Q>;k5A  
    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: ! Jh/M^  
    kpc3l[.A  
    J;Y=o B  
    5nq0#0O c  
    设计&分析工具 sW/^82(dM  
    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。 }9n{E-bj*  
    - 光导布局设计工具: :?1r.n  
    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。 r;3{%S._  
    - k域布局工具。 \0 &7^  
    分析你的设计的耦合条件。 i <KWFF#  
    - 尺寸和光栅分析工具。 88fH !6b  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 (1.E9+MquU  
    &Nf10%J'<  
    7^Y"K  
    =-#>NlB$w  
    总结-元件 h rfu\cI  
    w eMC 9T)B  
    !<!5;f8  
    r>fx5 5dw  
    5<o8prt B  
    W,</  
    结果:系统中的光线 6nxX~k  
    tb;!2$  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: f.?p"~!  
    w2B If[~t  
    0IHcyb  
    *ea%KE":  
    所有在光导内传播的光线: 21Z}Zj  
    nic7RN?F<  
    CXqU< a&  
    l{U-$}  
    FOV:0°×0° plL##?<D<  
    P,xI3U< q  
    rUC@Bf  
    FJ}RT*7_C  
    FOV:−20°×0° sFNBrL  
    * b+ef  
    jYAD9v%  
    F?b5!<5  
    FOV:20°×0° vby[# S|  
    " S6'<~s  
    y8T%g(  
    &WW|! 6  
    VirtualLab Fusion技术 Zy0u@``  
    _jmkAmeu  
     
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