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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 ,fT5I6l  
    p*-o33Ve  
    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。 u;F++$=  
    1Ty{k^%  
    A@?2qX^4  
    ,}=x8Xxr  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 1YTnOiYS1  
    T]Vh]|_s  
    l$}h1&V7  
    ;k9s@e#a  
    任务描述 I'`Q_5s5  
    wbU pD(  
    Vx~[;*{,C9  
    71z$a  
    光导元件 ${8 1~  
    c}U&!R2p{  
    OU]!2[7c  
    /E2/3z  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 c#<v:b  
    5$`i)}:s  
    _WVeb}  
    >Yl?i&3n  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 9} :n  
    ;4z6="<Y  
    l-Xxur5M'  
    W=M]1hy  
    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。 pfe9 n[  
    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。 JY(_}AAu  
    P B.@G,)  
    xm6=l".%z  
    G[)Ll=  
    出瞳扩展器(EPE)区域 Q$iYhR  
    [;7&E{,C  
    7i`@`0   
    l`:M/z6"  
    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: Q0Y0Zt,h  
    x\]%TTps  
    ^cz #PNB  
    ]S[M]-I  
    设计&分析工具 6 wYd)MDLL  
    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。 7{ (t_N >  
    - 光导布局设计工具: jqPQ= X  
    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。 puV(eG  
    - k域布局工具。 ZxlQyr`~a(  
    分析你的设计的耦合条件。 U!r2`2LY  
    - 尺寸和光栅分析工具。 u7=`u/  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 QmvhmsDL  
    YLVIn_\}  
    zqh.U @  
    B<SuNbR  
    总结-元件 c:.k2u  
    EJ;:O1,6H  
    iq)4/3"6  
    h.gj4/g  
    y m<3  
    byR|L:L  
    结果:系统中的光线 8_US.52V  
    3K c  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 8  ;y N  
    v}XMFC !  
    +@ga  
    Zg "g/I.+d  
    所有在光导内传播的光线: y#!8S{  
    _&_#uV<WG0  
    GD<xmuo  
    jc) [5i0  
    FOV:0°×0° d #9 \]Ul&  
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    FOV:−20°×0° *~~ >?  
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    :QT0[P5O  
    FOV:20°×0° 7SOi9JU_  
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    [LDsn]{  
    VirtualLab Fusion技术 &,/_"N"?D  
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