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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: 2024-06-12
    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。 (o\:rLZu  
    9`)NFy?  
    E YUr.#:  
    Y:VM 5r)  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 Uc }L/ax  
    H+; _fd  
    Z$,1Tk"O/s  
    S{z%Q  
    任务描述 r! 5C3  
    AdB5D_ Ir  
    ]P ->xJ  
    0}Xkj)R,  
    光导元件 B{|P}fN5}  
    6kjBd3  
    F5J=+Q%8[&  
    5-w6(uu  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 %.b)%=  
    SM:{o&S`  
    P!m~tu}B  
    8@/]ki `>  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 Gz!72H  
    B\}E v&  
    9\Mesf1$o  
    tZ=BK:39\  
    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[q#cY:0  
    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。 d?&?$qf[  
    U;6~]0^K  
    Vk$zA<sw"  
    c?eV8h1G  
    出瞳扩展器(EPE)区域 "F|OJ@ M  
    *Yvfp{B  
    X<(h)&E  
    4%p5X8|\ih  
    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: TRAs5I%  
    d+ih]?  
    6yTL7@V|B  
    =X>3C"]  
    设计&分析工具 "~7| !9<  
    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。 "`,PLC  
    - 光导布局设计工具: : O t\l  
    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&M4 c5Li  
    - k域布局工具。 T[<llh'+  
    分析你的设计的耦合条件。 .^dj B x  
    - 尺寸和光栅分析工具。 QKZm<lUL  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 "a`0s_F,^  
    B {/Pv0y   
    0wZLkU_(  
    `U!eh1*b  
    总结-元件 Y#{KGVT<  
    VrO$SmH  
    v[r:1T@  
    *xU^e`P  
    G+b$WQn2t  
    ~@BV  
    结果:系统中的光线 \ fU{$  
    d)r=W@tF]  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: ;b cy(Fp,\  
    w*#k&N[X  
    G ~a/g6M4  
    <pYGcVB9V  
    所有在光导内传播的光线: ^lRXc.c z  
    9qQ_#$Vv  
    -1S+fUkiK/  
    ID'@}69.S  
    FOV:0°×0° #B`"B  
    s4MP!n?gB  
    SP HeI@i  
    l%fnGe` _  
    FOV:−20°×0° wm*`  
    9Wx q  
    S][: b  
     U@m<  
    FOV:20°×0° *[W!ng  
    Ao`9fI#q  
    ^;W,:y&  
    #dW$"u   
    VirtualLab Fusion技术 6$)Yqg`X  
    }Ss#0Gee  
     
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