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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 !W(`<d]68:  
    3XnE y +  
    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。 <W?WUF  
    /Ad6+cY  
    Zct!/u9 Q  
    Y^yG/F  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 L -YNz0A  
    IOX:yxj  
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    8+&gp$a$  
    任务描述 } +1'{B"I  
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    O hi D  
    光导元件 ^zHRSO  
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    Qd?CTYNsv  
    u|T%Xy=LU  
    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。 \x(.d.l/  
    bK?MT]%}r  
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    g [AA,@p+  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 1!d)PK>1$  
    W\%q} q2?  
    QTfu:m{  
    ^g[J*{+!W  
    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。 wW^Zb  
    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。 XO%~6Us^  
    P sp^@  
    s+'XQs^{aj  
    ,&[7u9@  
    出瞳扩展器(EPE)区域 i_NJ -K  
    :,47rN,qa  
    qv$!\T  
    cFDxjX?~  
    每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面: y #69|G  
    LZ4xfB (  
    EDtCNqBS~2  
    &u=8r*  
    设计&分析工具 =tnTdp0F  
    VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 /7x\;&bc  
    - 光导布局设计工具: z,avQR&  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 :pb67Al29  
    - k域布局工具。 /h7.oD8CU  
    分析你的设计的耦合条件。 ODek%0=  
    - 尺寸和光栅分析工具。 ~GA8_B  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 jFG5)t<D  
    obj!I7  
    Y+@g~TE  
    R5gado  
    总结-元件 6e<^o H  
    ><K!~pst}  
    1|]xo3j"'  
    ]x@~-I )  
    F3Ap1-%z  
    W_%W%i|  
    结果:系统中的光线 8""mp]o9  
    E23w *']  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: VXwPdMy*L  
    <ZVZ$ZW~D  
    ewym 1}o  
    Za0gs @$  
    所有在光导内传播的光线: ~#q;bS  
    M%|f+u&  
    vtZ?X';wh  
    /BT1oWi1y  
    FOV:0°×0° aHC%19UN  
    rH.gF43O:  
    n]v7V&mj\  
    wFb@1ae\  
    FOV:−20°×0° Dkw*Je#6PX  
    jq[x DwPG  
    v8~YR'T0`V  
    Fg4@On[,i  
    FOV:20°×0° ~~q}cywBk  
    as#J qE  
    ).Gd1pE  
    lJ&y&N<O  
    VirtualLab Fusion技术 C\A49q  
    @hsbq  
     
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