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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 m5c&&v6%"b  
    B#l?IB~  
    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。 ${r[!0|   
    :%4imgY`  
    I0 Ia6w9  
    xyeA  2Y  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 dQ:cYNm  
    4_=Ja2v8;`  
    N|Cs=-+  
    W<,F28jI3v  
    任务描述 w=_Jc8/.  
    Lxe^v/LsT  
    pV\YG B+  
    Va<eusl  
    光导元件 /bVZ::A&_  
    E4%j.  
    j;nb?;  
    Ib`-pRU;  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 Tx>K:`oB  
    ^Z,q$Gp~P  
    3=.Y,ENM;  
    6ghx3_%w  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 8*a), 3aK  
    @w9{5D4  
    1 Y/$,Oa5  
    ]7YNIS  
    为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 9^ed-h Bf  
    为了重新组合和耦合光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。 ^))RM_ic  
    R)8s  
    msx-O=4g  
    F2I 5q C/  
    出瞳扩展器(EPE)区域 gX @`X  
    2.I^Xf2  
    nHOr AD|&  
    =t0tK}Y+4  
    每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面: >t+ qe/  
    ?A*Kg;IU  
    oOU1{[  
    J ++v@4Z  
    设计&分析工具 ^rAa"p9  
    VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 Ty4S~ClO#'  
    - 光导布局设计工具: _F(P*[[&  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 ODw`E9  
    - k域布局工具。 #?O &  
    分析你的设计的耦合条件。 cu9Qwm  
    - 尺寸和光栅分析工具。 M4f;/`w  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。  J m{  
    Z=z%$l  
    nhT(P`6  
    ~Qj}ijWD  
    总结-元件 P }7zE3V  
    |CD"*[j]  
    $K}DB N; 4  
    (c\hy53dP  
    Xz{~3ih  
    UmU:j@ xvg  
    结果:系统中的光线 8G^<[`.@j  
    a$11PBi[9  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: Zk-~a r  
    !ku X,*}q  
    (GK pA}~R  
    LO%!Z,}   
    所有在光导内传播的光线: HM[klH]s=  
    {=:#S+^ER  
    i\?*=\a  
    #& .]" d  
    FOV:0°×0° \FmKJ\  
    VRng=,  
    i?@M  
    @J 'YV{]  
    FOV:−20°×0° ;iYff N  
    -b;|q.!  
    L1m{]>{-  
    JgRYljQi2  
    FOV:20°×0° |+,[``d>"  
    n`7f"'/:  
    `8_z!)  
    afEF]i  
    VirtualLab Fusion技术 ;\;M =&{}  
    g(x9S'H3l  
     
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