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2024-01-23 08:02 |
基于微软专利的带蝴蝶出瞳扩展的光波导结构
摘要 f0s<Y X+G*Q}5 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。 BsG[#4KM: R^w >aZoJ [attachment=125424] lKD< MjeI?k}LJ 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 \|4MU"ri F[qIfh4
[attachment=125425] ^bgm0,M [attachment=125426] GA@Q:n8UuR 任务描述 |"(3]f\ '%/u103{e [attachment=125427] OKH~Y-%< 2ZFKjj 光导元件 Gt*<? G"R>a w [attachment=125428] .A f)y_ [T&y5"@ 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。 a5g{.:NfO 'S-"*:$,u [attachment=125429] C4K&flk]
61;5Yo 输入耦合和输出耦合的光栅区域 `e69kBAm a-A4xL.gm [attachment=125430] U@ QU8 [==Z1Q;= 为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 9'r3L)[ 为了重新组合和耦合光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。 %3B>1h9N _|#|mb4Fe [attachment=125431] n`2"(7Wj oN}j <6s
出瞳扩展器(EPE)区域
F nRxc Xg)FIaw]eT [attachment=125432] ,>EY9j u>Kvub 每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面: &(1NOyX& hA19:H=7R0 [attachment=125433]
vX )Y%I Sgk{NM7|k 设计&分析工具 h | VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 N.cRZm% - 光导布局设计工具: .VV!$;
FB 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。 e?fjX- - k域布局工具。 @Bwl)G!| 分析你的设计的耦合条件。 n;Wf|> - 尺寸和光栅分析工具。 q\=[v 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 ~}l,H:jk@ T$B4DQ [attachment=125434] &3/H
P)*<] s8O+&^(U 总结-元件 "N"k8,LH E8 )*HOT_T [attachment=125435] q.tL' DEp:
vlW@ [attachment=125436] "qp_*Y ,6)y4=8 L 结果:系统中的光线 LKG|S<s P"VLGa 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: PQ|x?98 yXmp]9$ [attachment=125437] |pg5m*h O&%T_Zk@@ 所有在光导内传播的光线: D1/$pA+B &^>r<~] [attachment=125438] >QPS0Vx[ :S2MS{>Mo FOV:0°×0° \OB3gnR c9={~ [attachment=125439] 4x>e7Kf T!E LH! FOV:−20°×0° &(7Io? GDntGTE~sk [attachment=125440] *mtv[ ?2Dz1#%D FOV:20°×0° hQeZI+ ?Fw/c0 [attachment=125441] 9_$Odc%] 34+}u,= VirtualLab Fusion技术 KfS^sT tx-bzLo\ [attachment=125442]
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