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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 #mNM5(o  
    ,3t('SE  
    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。 WvN!8*XFM  
    S'NZb!1+  
    4{h?!Z*  
    J3oj}M*  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 ztNm,1pnQ  
    LP8Stj JP  
    Z)6gh{B08  
    )pS1yYLj  
    任务描述 0pWF\<IZ  
    Z^w}: {  
    P| o_/BS  
    b{C3r3B8  
    光导元件 MZGN,[~)6  
    pv.0!a/M  
    9OeY59 :  
    7.n/W|\  
    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。 2Rc'1sCth-  
    Vj7(6'Hg  
    E-NuCP%|c  
    ;O*y$|+PA  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 ^FJ=/#@T  
    \dAh^BK1(  
    ]o <'T.x  
    #:{Bd8PS  
    为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 rzH*|B0g  
    为了重新组合和耦合光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。 pJC@}z^cw  
    E?o1&(2p  
    #2thg{5  
    TbqED\5@9w  
    出瞳扩展器(EPE)区域 p$XL|1G*?H  
    P;D)5yP092  
    tN&x6O+@  
    'k=GSb  
    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: 3;(6tWWLT  
    d`D<PT(\  
    7q>WO  
    nYJ)M AG@  
    设计&分析工具 qEC -'sl<  
    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。 uFDJRQJ<  
    - 光导布局设计工具: !Pf_he  
    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。 TFbMrIF  
    - k域布局工具。 F V8K_xj  
    分析你的设计的耦合条件。 A"t~ )  
    - 尺寸和光栅分析工具。 {AbQaw  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 nPp\IE}:  
    9NTBdo%u  
    0oI3Fb;E  
    YGP.LR7  
    总结-元件 9Xb,Swo~  
    0z@ KkU{Z  
    tG(#&54  
    3okh'P%+  
    ?\MvAG7Y  
    zKr\S |yE  
    结果:系统中的光线 .CI { g2  
     VP H  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 5[.Dlpa'7  
    ;Wa4d`K  
    a?bSMt}  
    fZK&h.  
    所有在光导内传播的光线: TfaL5evio  
    uGIA4CUm  
    ZUJ !  
    gs)wQgJ[  
    FOV:0°×0° ~^((tT  
    J<h^V+x  
    4LqJ4jo  
    Tw BwqQ)t  
    FOV:−20°×0° 0 1U/{D6D  
    kwRXNE(k]_  
    }gQ FWT  
    Wk$ 7<gkr  
    FOV:20°×0° iiS^xqSNCt  
    U)~?/s{v  
    uMl.}t2uYu  
    UR|UGldt_T  
    VirtualLab Fusion技术 \ IJ\  
    W]kh?+SZ  
     
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