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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: 2024-12-12
    摘要 {/x["2a1  
    +a%Vp!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。 R~$W  
    }?pY~f  
    k{op,n#  
    2sJj -3J  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 IQFt4{aK3  
    pm-SDp>s  
    e7<//~W7W  
    \k{UqU+s  
    任务描述 s:j"8ZH  
     p=Nord  
    S?W!bkfn  
    *;~*S4/P   
    光导元件 H*DWDJxmV  
    s^X(G!V{c  
    ic}M)S FD;  
    H1(Zz n1  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 GT[,[l  
    5YlY=J  
    qYHAXc}$  
    &^C <J  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 NzmVQ-4  
    s }]qlg  
    ps#+i  
    gHLBtl/  
    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。 }U=|{@%  
    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。 JfmNI~%  
    0W|}5(C  
    X]J]7\4tF\  
    xS) njuq4  
    出瞳扩展器(EPE)区域 -S]yXZ  
    (~~*PT-  
    =_%i5]89P  
    "p43#  
    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: mJ=3faM  
    bwjjwu&  
    78v4c Q Y  
    PQ`p:=~>:i  
    设计&分析工具 6~KtT{MYQ  
    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。 B/S~Jn  
    - 光导布局设计工具: N;XaK+_2F  
    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。 ({#9gTP2b  
    - k域布局工具。 6N}>@Y5  
    分析你的设计的耦合条件。 +~O 0e-d  
    - 尺寸和光栅分析工具。 &TqY\l  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 $EjM )  
    ~c~$2Xo  
    o2 =UUD&  
    ~429sT(   
    总结-元件  rO]7 g  
    |=C&JA  
    3/P# 2&jt  
    ?dJ-g~  
    EP.nVvuL  
    9o<}*L   
    结果:系统中的光线 ~$1Zw&X  
    NZ(c>r6  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: ;b=3iT-2"  
    2s{PE  
    bT|N Z!V  
    9$&+0  
    所有在光导内传播的光线: xtef18i>  
    MHN?ZHC)  
    XeD9RMT  
    \\80c65-  
    FOV:0°×0° HZBU?{  
    ! 6kLL  
    7\sJ=*  
    t:tT Zh  
    FOV:−20°×0° t?NB#/#%x  
    (VYY-%N`  
    vkdU6CZO  
    !r:X`~\a  
    FOV:20°×0° x!klnpGp  
    __p\`3(,'  
    ]C |Zs=5  
    uJz<:/rwZ-  
    VirtualLab Fusion技术 N zY}-:{  
    c}iVBN6~.<  
     
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