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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 L6BHh_*E  
    m#, F%s  
    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。 \^EjE  
    }^G'oR1LF  
    t(lTXG  
    598 xV|TON  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 #:T5_9p  
    WP32t@  
    uI%h$  
    ; 5my(J*b  
    任务描述 /.'1i4Xa1P  
    gtJ^8khME  
    cgYMo{R3  
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    光导元件 ~FZLA}  
    PNT.9 *d  
    pSQ3 SM  
    QC4_\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。 qfC9 {gu  
    #.9Xkn9S  
    zQ]IlMt  
    tl;?/  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 /qI80KVnN  
    N$Gx$u3Cd  
    %Tsefs?_  
    @pytHN8( $  
    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。 7bsW7;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。 XIBw&mWf  
    ]*i>KR@G  
    Tj0eW(<!s  
    }C" #b\A2  
    出瞳扩展器(EPE)区域 \_x)E]D  
    b% $S6.  
    iCAd7=o  
    b@1QE  
    每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面: DX$`\PA  
    I_pA)P*Q(6  
    uO[4 WZ  
    BD4.sd+H,  
    设计&分析工具 Q2 rZMK  
    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。 G#dpSNV3|  
    - 光导布局设计工具: L@a-"(TN+  
    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。 9D<^)ShY  
    - k域布局工具。 ^~BJu#uVyy  
    分析你的设计的耦合条件。 M?nnpO  
    - 尺寸和光栅分析工具。 '2# 0UdG  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 @Zq,mPaR$  
    ` |]6<<'iW  
    VKik8)/.  
    =PZs'K  
    总结-元件 r4D66tF  
    /%xK-z,V  
    t9K.Jc0  
    <5$= Ta  
    <mm}IdH  
    N_gjOE`x5  
    结果:系统中的光线 ~MhPzu&B  
    3ZZJYf=  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: /itO xrA  
    DdSUB  
    ,E>VYkoA  
    l^Lg"m2  
    所有在光导内传播的光线: *JpEBtTv=5  
    Fa/i./V2  
    P@5^`b|  
    3ZB;-F5v  
    FOV:0°×0° v>nJy~O]  
    o9~qJnB/O  
    6@I7UL >  
    uWfse19  
    FOV:−20°×0° T.1z<l""  
    <0kRky$  
    Y7{|EI+@  
    sdO;vp^:b  
    FOV:20°×0° C*78ZwZ  
    yRgo1ow]  
    9CN / v  
    v5 9>  
    VirtualLab Fusion技术 tICxAp:  
    KBJ|P^W5j  
     
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