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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 a>vxox) %  
    G T~rr*X  
    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。 rS>.!DiYr,  
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    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 qK$O /g,  
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    任务描述 Z><+4 '  
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    光导元件 GOxP{d?  
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    }N9PV/a  
    o%Q9]=%!  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 _8$xsj4_  
    U`) " ;WN  
    ]A[}:E 5}  
    .~I:Hcf/  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 Srw`vql{(  
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    (;g/wb:  
    |m\7/&@<  
    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。 kR1 12J9P  
    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。 c@,1?q1bv  
    .?#Q(eLj  
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    CHS}tCfos>  
    出瞳扩展器(EPE)区域 ~Q"qz<WO  
    LntRLB'  
    Ox ,Rk  
    R[j'<gd.  
    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: [|$C2Dhw=  
    kK6t|Yn&  
    ,^CG\);  
    sz%]rN6$  
    设计&分析工具 D+AkV|  
    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。 '~yxu$aK  
    - 光导布局设计工具: }cUO+)!Y  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 ~rrl" a>  
    - k域布局工具。 WTD86A  
    分析你的设计的耦合条件。 <b~~X`Z  
    - 尺寸和光栅分析工具。 X r o5~G  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 maSVqG  
    ,4,Bc<  
    = <A0;  
    v#9i|  
    总结-元件 l^tRy_T:-  
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    ,W 'P8C  
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    j7Zv"Vq@  
    结果:系统中的光线 BQ,749^S  
    uCt?(E>  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 9h+T O_T@F  
    ?W dY{;&  
    (3K,f4S@  
    ~mHrgxQ-  
    所有在光导内传播的光线: q(46v`u  
    modem6#x'  
    |d\1xTBLp  
    U$@}!X  
    FOV:0°×0° nql{k/6  
    jc32s}/H  
    lV./K;\T  
    )`<&~>qp  
    FOV:−20°×0° RHd no C  
    -jNnx*  
    "Qc4v@~)  
    !mVq+_7]  
    FOV:20°×0° !gsrPM  
    YHgNL LZ?  
    ]2&RN@  
    f6( 1jx"  
    VirtualLab Fusion技术 <}xgp[O  
    _/ 5  
     
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