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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 0h@%q;g zloaU 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。 > ^v8N 0rm;)[SjF [attachment=125424] 6pn@`UK #c)Ou!Ldb 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 /6+%(f}7l V\M!]Nnxr [attachment=125425] nog\,NT [attachment=125426] )p^jsv. 任务描述 CU>K Ae_ E;[mj [attachment=125427] NX""?"q >3
.ep}, 光导元件 +81+4{* sBXk$ [attachment=125428] 8rG&CxI rDx],O _ 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。 o&F.mYnqX o27`g\gDR, [attachment=125429] e"adkV qp_ `Fj: 输入耦合和输出耦合的光栅区域 CG>2,pP, 'lRHdD}s [attachment=125430] pnA]@FW +e]b,9.sR 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。 :*Ggz| 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。 x5 ~E'~_ MJ"Mn^:/ [attachment=125431] }NBJ T4R W>|b98NPu 出瞳扩展器(EPE)区域 iM/0Yp-v'> @"0N @gU [attachment=125432] x[>_I1TJ 8(f0|@x^ 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: ` dUiz5o' ~m|?! ]n [attachment=125433] G~tOCp="p [<fLPa 设计&分析工具 lg 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。 {uM{5GSL - 光导布局设计工具: ft qW3VW 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。 U1|4vd9 - k域布局工具。 _]ttKT(
分析你的设计的耦合条件。 q4ko}jn - 尺寸和光栅分析工具。 'C>S yU 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 RH4n0=2 E0Y/N? [attachment=125434] h16Nr x coVT+we 总结-元件 t RyGxqiG p33GKg0i+( [attachment=125435] 5a_!& @Be:+01z [attachment=125436] >,Bu^] C KJC9^BAr 结果:系统中的光线 Kcdd=2 [T d1La7|43u 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: y8S6ZtA}2 wEc5{ b5M [attachment=125437] vEp8Hc GWZXRUc 所有在光导内传播的光线: ']Xx#U N MNmQ%R4jRN [attachment=125438] K y2xWd8 OjEA;;qq FOV:0°×0° t-(7Q8( W}_}<rlF [attachment=125439] K$GXXE` wSyu^KDz FOV:−20°×0° 0i`Zy! ZxPAu% Y [attachment=125440] Qu\l$/ j77}{5@p FOV:20°×0° (3r,PS@Qq@ 7Ej#7\TB] [attachment=125441] F X2`p_ 3'e 4{ VirtualLab Fusion技术 =xet+;~ji &Q+V I/p [attachment=125442]
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