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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 D=+sD"<|  
    ng\S%nA&J  
    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。 Iu]P^8  
    _TiF}b!hi  
    dv: &N  
    'McVaPav  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 dWEx55>,1  
    b ;b1 V  
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    任务描述 ?z.`rD$}(n  
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    光导元件 @A%`\Ea%  
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    jLU)S)  
    3Hr%G4  
    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。 ^YV[1~O  
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    ) eV]M~K:  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 #k6T_ki  
    1U!CD-%(  
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    2TO1i0  
    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。 Y-9F*8<  
    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。 7(-<x@e  
    K,Vl.-4?  
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    J=Z"sU=  
    出瞳扩展器(EPE)区域 hi%>&i*  
    O@VmV>m  
    W&nVVV8s@  
    n$8A"'.M  
    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: +VDB\n   
    e~1??k.;=  
    d #su  
    }T@AoIR0t  
    设计&分析工具 +a{>jzR  
    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。 kBkhuKd)V  
    - 光导布局设计工具: x[E`2_Ff0  
    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。 ZzY6M"eUXD  
    - k域布局工具。 wrWWXOZ 4  
    分析你的设计的耦合条件。 43YusUv  
    - 尺寸和光栅分析工具。 fQ@["b   
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 k 'o?/  
    Gvwel!6  
    bk|>a=o3  
    ]`x~v4JU  
    总结-元件 @W8RAS~  
    asb") NfIm  
    mi+I)b=  
    $t^`Pt*:u  
    L=>N#QR7  
    BQ(`MM@  
    结果:系统中的光线 6Yu8ReuL  
    NB[b[1 Ch  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: >A6lX)  
    zc_3\N  
    gBN;j  
    vU _#(jZ  
    所有在光导内传播的光线: Gh.02  
    pq4frq  
    hhpH)Bi=  
    4r %NtXAa  
    FOV:0°×0° F C"dQ  
    sBh|y F,  
    aV1(DZ83  
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    FOV:−20°×0° 16AYB17  
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    {Q0"uE)-.  
    FOV:20°×0° crUXpD  
    Tg[+K+b  
    #R &F  
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    VirtualLab Fusion技术 Y|Z*|c.4OK  
    ^ `!6Yax?  
     
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