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2026-06-17 16:05 |
基于微软专利的带蝴蝶出瞳扩展的光波导结构
摘要 h5+qP"n!?q yc./:t1at> 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。 mcbr3P !$ $|zB%
4dkU;Ob s0,\[rM 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 ^%)H; 1b4aY>
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G8c 8`~t 任务描述 (~YFm"S .rfufx9Sw
TTg>g~t` )_*<uSl 光导元件 q3+G +&LzLF.bK
68m (%%E@ A=Au>"nAA 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。 W$&kOdD!$ h/h`?vWu
)Fc`rY %s.hqr,I 输入耦合和输出耦合的光栅区域 MA\^<x_?L} B7:8%r/
]= 2wQ8 GCN( 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。 l,FK\ 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。 LnQm2uF JCjQR`)
4::>Ca^{ Qr`WPTQr" 出瞳扩展器(EPE)区域 !Vtt.j &4 owClnp9K
V=<OV]0 n^8LF9r 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: yNY *Fl! |ITSd%`3_
[ vU$zZ< [4)q6N5`f 设计&分析工具 C-@ 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。 &3x
\wH/_ - 光导布局设计工具: f_`gUMf 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。 O'5d6m - k域布局工具。 >>lT-w 分析你的设计的耦合条件。 _Je k;N - 尺寸和光栅分析工具。 TH_Vw,) 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 > QwZt
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,vBi)H 9>qc 1z 总结-元件 ;Qpp[V` auOYi<<>W
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IY@) jr@u 结果:系统中的光线 b .9]b >G`=8Ku 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: lk $S"OH! ]?P9M<0PM
.lMIJN&/ vF, !8e'v 所有在光导内传播的光线: F{*S}&q*)o <UJgl{-
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