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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 -'O|D}  
    LL);Ym9d  
    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。 y =sae  
    &KBDrJEX  
    &_]G0~e  
    8D>5(Dg-  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 %AJ9fs4/  
    ` Ft-1eE  
    WI&A+1CK-5  
    9:g A0Z  
    任务描述 YFu>`w^Y  
    =p5]r:9W  
    s#<fj#S  
    @H$8;CRM  
    光导元件 f6J]=9jU  
    rRe^7xGe7  
    :LB*l5\  
    EZ>(}  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 v6DjNyg<x  
    x~uDCbL  
    O*/%z r  
    S@!_{da  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 > dVhIbG  
    .Y2Hd$rs  
    >&fD:y'&  
    @r[SqGa:  
    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。 l?IeZisX  
    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]9<1[f  
    *jQ$\|Y  
    y+Nw>\|S  
    1`|Z8Jpocj  
    出瞳扩展器(EPE)区域 l z"o( %D  
    &HLG<ISw  
    !"<rlB,J  
    /Z]nV2$n)V  
    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: [z\baL|  
    M  hW9^?  
    wbOYtN Y@  
    lvODhoT  
    设计&分析工具 9;I%Dv  
    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。 Q=%W-  
    - 光导布局设计工具: PA803R74  
    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。 7xB]Z;:  
    - k域布局工具。 ?7)v:$(G}  
    分析你的设计的耦合条件。 A@_>9;   
    - 尺寸和光栅分析工具。 &n8Ja@Y]  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 bBc<p{  
    SJX9oVJeZ  
    _(?`eWo  
    q9_AL8_  
    总结-元件 <z%**gP~G  
    'bLP#TAzf  
    BI%~0 Gj8  
    f U=P$s  
    "CC"J(&a  
    \z2y?"\?  
    结果:系统中的光线 .czUJyFms}  
    N;YFr  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: ,6MJW#~]  
    dHiir&Rd9`  
    VI9rezZ*  
    o:cTc:l)  
    所有在光导内传播的光线: T<>B5G~%  
    UkD\ma  
    KyT=:f V  
    A0@,^|]  
    FOV:0°×0° 3O4lG e#u  
    oL R/\Y(  
    OESKLjFt  
    S?`0,F  
    FOV:−20°×0° 7neJV  
    {Mb<on W  
    z]hRc8 g}d  
    X%<qHbKB,  
    FOV:20°×0° G na%|tUz|  
    zOMxg00  
    ?kZ-,@h:  
    Q\IViM  
    VirtualLab Fusion技术 uUx7>algF  
    1}c /l<d  
     
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