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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 9>+>s ?IgK  
    t>]W+Lx#  
    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。 =pe O %  
    M(8xwo-W  
    x75;-q  
    3Dc^lfn  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 'q9Ejig  
    j 1'H|4  
    'NWvQR<X  
    Jur$O,u40l  
    任务描述 ~(m6dPm$}m  
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    光导元件 Q3lVx5G>4  
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    XF{2'x_R  
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    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。 j,,#B4b  
    j+< !4 0#  
    EHe-wC  
    lItr*,A]  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 /XRgsF  
    D622:Y886  
    e /XOmv  
    ICoZ<;p  
    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。 K~L"A]+  
    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。 X pXhg*}K  
    jbOzbxR?  
    ^(xVjsHp#  
    kH=~2rwm  
    出瞳扩展器(EPE)区域 P\c0Q;){h"  
    !/&~Feb  
    \@2sI  
    Vfw +m1sS  
    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: [-[|4|CnOm  
    `).;W  
    n O}x,sG2'  
    zJ0'KHF}o  
    设计&分析工具 mR{%f?B  
    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。 }=3W(1cu-  
    - 光导布局设计工具: gvZLW!={  
    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。 D/{Spw@  
    - k域布局工具。 1_W5@)  
    分析你的设计的耦合条件。 OQX ek@~2  
    - 尺寸和光栅分析工具。 G[yN*C  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 Q!%CU8!`&  
    ;rta#pRn  
    qf] OSd  
    I|[aa$G  
    总结-元件 }\ui} \  
    ;Wr,VU]  
    28+ Sz>SP  
    d>4e9M "  
    "=!QSb  
    h$zPQ""8  
    结果:系统中的光线 @p2dXJeR<  
    'E8dkVlI  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: M/sqOhg  
    {_MU0=7c\  
     WU,72g=  
    L{CHAVkV  
    所有在光导内传播的光线: 1J *wW# e  
    {78*S R  
    e]X9"sd0=  
    1 }q[8q  
    FOV:0°×0° l1_X5DI  
    dl$l5z\  
    <u($!ATb  
    .y[K =p3  
    FOV:−20°×0° z06pX$Q.<  
    :* /``  
    :U[_V4? 7  
    r@<;  
    FOV:20°×0° 't_=%^ q  
    o_*|`E  
    ~ pdf'  
    u]MF r2  
    VirtualLab Fusion技术 ^9b `;}).  
    s* YFN#Wuc  
     
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