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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 MtUY?O.P2  
    nW GR5*e:  
    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。 q`^3ov^</  
    =/Wu'gG)  
    dF e4K"  
    ,eXFN?CB  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 | ]# +v@  
    C8.W5P[U  
    +9zA^0   
    TV=c,*TV  
    任务描述 rz.IoQo  
    u s`}  
    N@()F&e  
    -NzTqLBn  
    光导元件 fK_~lGY(  
    RdI} ;K  
    _CE9B e\  
    lR@& Z6lw  
    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。 ~^7r?<aKc  
    Pq?*C;D  
    A"4@L*QV  
    S?4KC^Y5  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 dIJGB==  
    y(v_-6b  
    L\L"mc|O  
    tOH0IE c  
    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。 Pm^lr!3p  
    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。 f`|G]da-3o  
    nU17L6'$  
    }g{_AiP rv  
    "PzP; Br  
    出瞳扩展器(EPE)区域 iBoEZEHjw  
    %[ Zz0|A  
    S}cF0B1E*  
    s.:r;%a  
    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: s;1e0n  
    cPuHLwwYf  
    VR4%v9[1  
    tpYa?ZCM  
    设计&分析工具 tjxvN 4l  
    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。 ? )_7U  
    - 光导布局设计工具: 0 d4cE10  
    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。 G{o+R]Us  
    - k域布局工具。 j=ihbR^]Tl  
    分析你的设计的耦合条件。 KlU qoJ;"  
    - 尺寸和光栅分析工具。 /U*yw5  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 O]qPmEj  
    bulboyA&#  
     $Nu)E  
    u D(t`W"  
    总结-元件 L~eAQR  
    C`4gsqD;Z  
    GMm'of#  
    "HC)/)Mv@  
    gs`> C(  
    *]x_,:R6Ow  
    结果:系统中的光线 }q'WC4.  
    f&yQhe6q  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 2-v\3voN  
    ><Uk*mwL  
    ]k*1KP  
    'qy#)F  
    所有在光导内传播的光线: l~1AT%  
    lLCdmxbT  
    ` X}85  
    HmV /> 9  
    FOV:0°×0° o:UXPAj  
    &p"(-  
    I7mG/  
    xo WT*f  
    FOV:−20°×0° (F8AL6  
    *IZf^-=Q  
    NHkL24ve  
    XnXb&@Y  
    FOV:20°×0° uA\J0"0; }  
    Y8ehmz|g]J  
    p4> ,Fwy2  
    #J$qa Ul  
    VirtualLab Fusion技术 AyTx'u  
    (~()RkT  
     
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