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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: 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。 W q<t+E[  
    q2X::Yqk  
    T2Yf7Szp  
    $Er=i }`  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 =#u4^%i)  
    !ekByD  
    kumV|$Y?kA  
    >T[/V3Z~K  
    任务描述 b11I$b #  
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    Y2DL%'K^  
    D<J'\mo  
    光导元件 RU ~na/3  
    {<ShUN  
    NTt4sWP!I  
    ;NA5G:eQ  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 bX$z)]KKu  
    #p(c{L!  
    Qbv@}[f  
    K(?V]Mxl6  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 ya&=UoI  
    >B{qPrmI  
    h*VDd3[#  
    &|XgWZS5  
    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。 @4;'>yr(  
    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。 f![] :L  
    X)!XR/?  
    ]00s o`  
    #1%@R<`  
    出瞳扩展器(EPE)区域 J,Ki2'=  
    -4x! #|]  
    M Z"V\6T]  
    Yd3lL:M  
    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: aA4RC0'  
    MUl`0H"tR  
    STwGp<8  
    wG)e8,#  
    设计&分析工具 k)3N0]q6  
    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。 R%3yxnM*  
    - 光导布局设计工具: ~3 bV~H#~m  
    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。 >3/ mV<g f  
    - k域布局工具。 N 8[r WJ#  
    分析你的设计的耦合条件。 |6Y:W$7k  
    - 尺寸和光栅分析工具。 1vo3aF  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 M1eh4IVE?  
    1R}9k)JQ  
    T)e2IXGN  
    <ci(5M  
    总结-元件 X.#*+k3s0  
    zCJ"O9G<V  
    JAHg_!  
    sN1H{W  
    2@MpWj4  
    |y7TYjg6  
    结果:系统中的光线 dlo`](5m  
    m u9,vH  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: <*J"6x  
    :WWHEZK  
    |vd|; " `  
    ;}6wj@8He  
    所有在光导内传播的光线: $@6q5Iz!&  
    Vl$RMW@Ds  
    0 @#Jz#?  
    K_+M?ap_  
    FOV:0°×0° N|mggz  
    OF*E1B M  
    jkl dr@t  
    pImq< Z  
    FOV:−20°×0° r4u ,I<ZbH  
    IsT}T}p,t  
     zr ez*  
    r } Wdj  
    FOV:20°×0° z@UH[>^gj  
    Gu{1%bb#kL  
    lFuW8G,-f@  
    yE N3/-S+  
    VirtualLab Fusion技术 Fdl0V:<  
    @B0fRG y  
     
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