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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。 .$s>b#mO  
    "4Bk  
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    EWZ?q$  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 ,bU 8S\8  
    z{uRq A G  
    jjTb:Z=.'  
    EZw<)Q   
    任务描述 P)k!#*  
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    光导元件 q2U8]V U)  
    = VFPZ  
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    gOSFvH8FU  
    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。 D>>?8a  
    GyP.;$NHa[  
    R4 x!b`:i  
    XqxmvN  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 tpQ?E<O  
    +C8yzMN\  
    EW}7T3g  
    NJqjW  
    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。 4IUdlb  
    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。 ob(S/t  
    J6s@}@R1  
    dF#`_!4pbf  
    (h $[g"8  
    出瞳扩展器(EPE)区域 X 8#Uk}/  
    xJemc3]2  
    qwd7vYBc,  
    Kb icP<  
    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: ?mME^?x Mu  
    {%! >0@7  
    g)/#gyT4Y  
    OMM5p=2Q  
    设计&分析工具 eCfy'US;@3  
    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。 a"Q>K7K  
    - 光导布局设计工具: `rQDX<?  
    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。 kE` V@F  
    - k域布局工具。 $6Az\Iu *  
    分析你的设计的耦合条件。 =|Vm69  
    - 尺寸和光栅分析工具。 4n 9c  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 ^U@-Dp,k+  
    |u5Xi5q.f  
    M>m+VsJV  
    3Y6W)$ Q  
    总结-元件 -Rcl(Q}LZ  
    yG~7Xo5  
    R|OY5@  
    48p< ~#<W\  
    'qt+.vd  
    Qi?xx')  
    结果:系统中的光线 +ia N[F$  
    k'b'Ay(<  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: ,2*x4Gycb  
    g71|t7Q  
    |on$ )vm  
     FKpyD  
    所有在光导内传播的光线: Rk(2|I  
    *s[bq;$  
    =T3O;i  
    ?x-:JME0  
    FOV:0°×0° *$/!.e  
    n `Ry!  
    _1EWmHZ?  
    Pko2fJt1  
    FOV:−20°×0° _a[)hu8q.  
    hOH DXc"  
    s;NPY  
    j 5{ "j  
    FOV:20°×0° 8*\PWl  
    %`b %TH^  
    T>e4Og"?  
    }p$@.+  
    VirtualLab Fusion技术 n)6mfoe  
    trAIh}Dj  
     
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