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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 [qt^gy)  
    Q([g1?F9*  
    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。 wVs|mG"  
    HoM8V"8B  
    } % |GV  
    p@znmn-  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 Sag\wKV8  
    h"nv[0!)  
    ~Uz|sQ*G  
    1hp@.Fv  
    任务描述 /%N~$ &wW  
    %^ E>~  
    Ipmr@%~  
    ?at~il$z'  
    光导元件 a-DE-V Uls  
    8%U)EU  
    BQ&h&57K  
    1-gX=8]]  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 2Z..~1r  
    MN)<Tr2f  
    B "}GAk}V  
    ~JT{!wcE}o  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 ~GY;{  
    J5rR?[i{  
    z KWi9  
    2W~2Hk=0+%  
    为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 aH$*Ue@Q  
    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。 m :^,qC  
    gA) F  
    q C|re!K  
    %F/tbXy{  
    出瞳扩展器(EPE)区域 )I}G:bBa  
    y.oJzU[p%  
    ,>jm|BTD {  
    C,z]q$4  
    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: W]*wxzf!5z  
    FRF}V@~  
    rC*nZ*  
    4-n.4j|  
    设计&分析工具 ,zyrBO0 Eq  
    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。 Rx<pV_|H,  
    - 光导布局设计工具: D 7E^;W)H  
    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。 nMbV{h ,  
    - k域布局工具。 E|Lh$9XONA  
    分析你的设计的耦合条件。 :{6[U=O  
    - 尺寸和光栅分析工具。 vA{[F7  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 Q\z*q,^R  
    3a S>U #  
    %`\{Nx k  
    Zj^H3 h  
    总结-元件 CUd'*Ewu  
    &\K#UVDyhh  
    ]- `{kX  
    y@z #Jw<  
    K=>/(s Wiq  
    VEZ/-s/  
    结果:系统中的光线 /kq~*s  
    n C Z  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 87/{\h  
    MLb\:Ihy  
    ?0<3"2Db~  
    =@f;s<v/  
    所有在光导内传播的光线: pL-$Np] V  
    33C#iR1(WJ  
    M;bQid@BG  
    `jkn*:m  
    FOV:0°×0° i\'N1S<D  
    s_8! x  
    \#}%E h b  
    U#P#YpD;==  
    FOV:−20°×0° YD%Kd&es  
    G7<X l}  
    6bn-NY:i  
    HTG;'$H^  
    FOV:20°×0° NlMx!f>b%/  
    hU{%x#8}lK  
    I|:j~EY  
    rG]Xgq"   
    VirtualLab Fusion技术 Sq'z<}o  
    V]2z5u_q  
     
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