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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 /J )MW{;O  
    l8 k@.<nCO  
    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">lP (t  
    1`J-|eH=Q  
    )0 UVT[7  
    AP5[}$TT  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 GcaLP*%>B  
    8Y?zxmwn]  
    k#X~+}N^  
    /I}#0}  
    任务描述 1Kszpt(Ld  
    o.W:R Ux  
    ,|6 O}E&  
    IA I!a1e!  
    光导元件 1=:=zyEEo  
     "TE F  
    l*~O;do  
    ?_)b[-N!  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 /}A"F[5  
    MIma:N_c  
    `Cq&;-u  
    EZnXS"z  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 =f0qih5.4  
    z,dh?%H>X  
    )tYu3*'  
    -i93  
    为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 S v3O${B|  
    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。 G#yv$LY#  
    QL/I/EgqC  
    Y\s ge  
    E$l4v>iA  
    出瞳扩展器(EPE)区域 t 7GK\B8:  
    JC6?*R  
    mD@*vq  
    @cYb37)q=  
    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: cG!\P:re  
    A1>fNilC9  
    IE*eDj  
    M;2@<,rM  
    设计&分析工具 h pf,44Kg  
    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。 +}3l$L'bY  
    - 光导布局设计工具: FK;3atrz  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 (4]M7b[S$  
    - k域布局工具。 k-it#'ll{x  
    分析你的设计的耦合条件。 "06t"u<%  
    - 尺寸和光栅分析工具。 @vyq?H$U;N  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 Cp"a,%b6u  
    \dAs<${(  
    aF8'^xF  
    Y#e,NN  
    总结-元件 ^]rPda#  
    pW&K=,7|  
    Ymvd3>_  
    #hMS?F|  
    f4'WT  
    N!~O~ Eo3  
    结果:系统中的光线 _c!$K#Yl{  
    Nyx)&T&I  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: _v6x3 Z  
    #jj+/>ZOi  
    x-nO; L-2p  
    Q DVk7ks  
    所有在光导内传播的光线: jw5ldC>U  
    XoNBq9Iu  
    gOy;6\/  
    Oa.84a  
    FOV:0°×0° NH aY&\  
    J7;8 S  
    h0.2^vM)R  
    !i>d04u`%  
    FOV:−20°×0° c7~'GXxQ2  
    rP{Jep!  
    [s{ B vn  
    kqkTz_r|H  
    FOV:20°×0° c/DK31K  
    emSky-{$u  
    ;\g0* b(  
    C4aAPkcp2$  
    VirtualLab Fusion技术 zJ6""38Pr  
    vnN 0o5  
     
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