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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 utV_W&  
    UkFC~17P  
    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。 ]D\D~!R  
    Zj'9rXhrM1  
    k!Y, 63V=  
    yJIscwF  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 #%O0[kd  
    cw <l{A  
    jmG~UnM  
    sRb9`u =)  
    任务描述 TB31- ()  
    #Gi$DMW  
    K{+2G&i  
    "3J}b?u_[  
    光导元件 7b+6%fV  
    S,8e lKH4  
    k+*u/neh  
    a d\ot#V  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 cFXp  
    xskz) kk  
    MF'JeM;H  
    N?8!3&TiV  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 #GFr`o0$^  
    <1TAw.  
    #KvlYZ+1  
    'V>-QD%1  
    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。 uPvEwq* C  
    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。 |Y.?_lC  
    r9XZ(0/p  
    |DwZ{(R"W  
    +b 6v!7_  
    出瞳扩展器(EPE)区域 Q,Eo mt  
    [nh>vqum  
    `WS&rmq&'  
    E{vbO/|kf  
    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: 8{ I|$*nB  
    rvM{M/4  
    %a7$QF]  
    ^B^9KEjTz  
    设计&分析工具 # f\rt   
    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。 [#iz/q~}  
    - 光导布局设计工具: N$tGQ@  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 cZ3v=ke^  
    - k域布局工具。 ia? c0xL  
    分析你的设计的耦合条件。 Iga0 24KR  
    - 尺寸和光栅分析工具。 vih9 KBT  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 4^d?D!j  
    y1#1Ne_  
    B<C&xDRZ0  
    Ho]su?  
    总结-元件 :23P!^Y  
    6S{l' !s'  
    -Qe'YBy:  
    y B$x>Q'C(  
    'N(R_q6MW  
    #0<XNLM  
    结果:系统中的光线 xYB{;K  
    D6Wa.,r  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: moE2G?R  
    !@"OB~  
    R@2X3s:  
    uw8f ~:LT  
    所有在光导内传播的光线: OZ&o:/*HM  
    v` r:=K  
    p]"4#q\(  
    #LNED)Vg  
    FOV:0°×0° "gwSJ~:ds  
    D/' dTrR  
    IVmo5,&5(  
     AOx[  
    FOV:−20°×0° v-Sd*( 6  
    8b=_Y;  
    ##ANrG l  
    Q59W#e)  
    FOV:20°×0° K,UMqAmk  
    >R=|Wo`Ri  
    UCWBYC+  
    #A.@i+Zv  
    VirtualLab Fusion技术 p b,. r  
    b`_Q8 J  
     
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