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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。 $5r,Q{;$  
    [4 j;FN Fa  
    ihrrmlN?  
    v2{s2kB=  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 &?6w 2[}  
    t,,^^ll  
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    CdO-xL6F  
    任务描述 KoJG! Rm  
    MavO`m&Cg  
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    光导元件  /GUuu  
    wlM ?gQXU[  
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    tqCg<NH.!m  
    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。 ~*Qpv&y)  
    $lA,{Q  
    us%RQ8=k  
    9lCKz !E  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 ,v_r$kh^  
    FOi`TZ8  
    zP}v2  
    N-E`go  
    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。 -d'|X`^nE  
    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。 "lf3hWGw  
    Ai18]QD-  
    FaE orQ  
    :j<JZs>`R  
    出瞳扩展器(EPE)区域 ,&] ` b#Rc  
    gq3OCA!cX  
    ot#kU 8f  
    cV,Dl`1r  
    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:  q)+ n2FM  
    r$Y!Y#hwQ  
    M) XQi/  
    mp3_n:R?  
    设计&分析工具 6 JYOe  
    VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 D(U3zXdO  
    - 光导布局设计工具: }F6b ]  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 `+c9m^  
    - k域布局工具。 e~]e9-L>I  
    分析你的设计的耦合条件。 g8A{aHb1}  
    - 尺寸和光栅分析工具。 ItE~MJ5p  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 _C=[bI@  
    iGVb.=)  
    Q$/FgS  
    >Eg. c  
    总结-元件 n@[</E(  
    l zPS RT  
    6RQCKN)  
    F{~r7y;0  
    @k6}4O?{  
    .eB"la|d  
    结果:系统中的光线 s^'#"`!v=  
    vqz#V=J{  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: #'J7Wy  
    l!V| T?  
    Z;SG<  
    (A fbS=[  
    所有在光导内传播的光线: ]{+M>i[  
    }SN44 di(  
    }.V0SM6  
    8!Mzr1:  
    FOV:0°×0° N<"6=z@w+  
    C| IQM4  
    ^1yTL5#:Vw  
    m3Z}eC8LK  
    FOV:−20°×0° ';|>`<  
    pjs9b%.  
    G^@Jgx3n  
    ^ R^N`V   
    FOV:20°×0° [piF MxZP  
    Yn]y d1  
    s5aOAyb*w  
    fZ~kw*0*  
    VirtualLab Fusion技术 >c\v&k>6.  
    CSqb)\8Oi*  
    K-k.=6mS  
     
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