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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: 2022-04-15
    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。 `c'R42S A  
    { v#wU  
    p{w:^l(  
    >L,Pw1Y0W[  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 s/0~!0  
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    ]<:qMLg  
    任务描述 !f)^z9QX8  
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    @0fiui_  
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    光导元件 FGu#Pa  
    @9\L|O'~?  
    b9"HTQHl  
    `+5,=S  
    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。 rk< 3QXv  
    C>Cb  
    #jT=;G7f2  
    I@l }%L  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 hg+0!DVx  
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    ' qN"!\  
    ]Aa.=  
    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。 CNrK]+>  
    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。 ]C5/-J,F  
    {]3Rk  
    C0[ Z>$  
    vl:V?-sY  
    出瞳扩展器(EPE)区域 lvk r2Meu<  
    qTrb)95  
    -"/l)1ox,  
    G\/7V L  
    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: N\W4LO6  
    f]DO2 r  
    Nj$h/P  
    0)E`6s#M  
    设计&分析工具 }o2e&.$4d  
    VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 oh.8WlI  
    - 光导布局设计工具: V^qkHm e  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 H* vd  
    - k域布局工具。 N)o/}@]6  
    分析你的设计的耦合条件。 sX|bp)Nw  
    - 尺寸和光栅分析工具。 w0Y V87  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 ]n^TN r7  
    ,n/^;. _1  
    mFW/xZwR,5  
    D5jZ;z}  
    总结-元件 ]hjA,p@Q  
    n}toUqUnk\  
    ZmzYJ$:6  
    v>E3|w%  
    _l$X![@6=  
    ]}s'`44J9e  
    结果:系统中的光线 ]97`=,OUg  
    hWfC"0  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: :JfT&YYi"  
    MfK}DEJK,  
    6;%Ajx  
    z3(:a'  
    所有在光导内传播的光线: 0uwe,;   
    :Mzkm^7B  
    0)nY- f0  
    drW}w+ !  
    FOV:0°×0° #xe-Yw1!  
    @zAav>  
    dXewS_7  
    m5KAKpCR,  
    FOV:−20°×0° _~a5;[~  
    PBY ^m+  
    4j VFzO%.  
    #SIIhpjA(  
    FOV:20°×0° 4I7;/ZgALQ  
    n s`njx}C  
    T<S_C$O  
    1 -:{&!  
    VirtualLab Fusion技术 $R_RKyXzo  
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