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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: 2022-07-14
    &Uu8wFbIJ  
    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。 jxNnrIA  
    7C@%1kL  
    @Xj6h!"R  
    tw%z!u[a  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 Tg|/UUn  
    ^ woCwW8n  
    s\A4y "  
    Y5?OJO{h"  
    任务描述 T?V!%AqY:  
    BEnIyVU;L  
    ;@l5kdZx`  
    c&a.<e3mL  
    光导元件 TW5Pt{X= f  
    ]3bXJE  
    X6<%SJC  
    #Qnl,lf  
    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。 =UMqa;\K  
    65||]l  
    6A,-?W'\  
    MclW!CmJ  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 U9eb&nd  
    }6!*H!  
    .P5OUK  
    akB+4?+s)  
    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。 S<bsrS*$  
        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。 &D*22R4{CX  
    +Ssu^ >D  
    JuTIP6 /G  
    #<EMG|&(  
    出瞳扩展器(EPE)区域 N497"H</  
    o1?bqVF;6  
    9E-]S'Z  
    ?KMGk]_<  
    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: ]p5]n*0X  
    VYC$Q;Z  
    mO(A'p "b  
    Os>^z@x  
    设计&分析工具 L92vb zP  
    VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 C6ry]R@  
    - 光导布局设计工具: QssU\@ / Q  
        设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 E\lel4ai  
    - k域布局工具。 ?|,-Bft3  
        分析你的设计的耦合条件。 I' TprT  
    - 尺寸和光栅分析工具。 T>qI,BEY  
        检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 CPt62j8  
    &2\^S+4  
    X8Y)5,`s  
    \PJpy^i  
    总结-元件 Zm+QhnY|  
    .qAlPe L:  
    .&2Nm&y$ K  
    Hu-Y[~9^L:  
    k^C^.[?  
         ll8Zo+-[  
    结果:系统中的光线 !5zDnv  
    .Mb<.R3  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: R7Z7o4jg  
    ~us1Df0bp  
    yZcnky  
    3Eu;_u_  
    所有在光导内传播的光线: lJIcU RI4  
    U+2U#v=<  
    #[$zbZ(I>:  
    [,86||^  
    FOV:0°×0° 5g\>x;cc  
         nC2e^=^  
    ayK?\srw  
         pb5q2|u`h  
        FOV:−20°×0°  'VzYf^  
    7+;$_,Xo<  
    vtu!* 7m  
         L=#nnj-  
        FOV:20°×0° c3]`W7E6L  
    x?rn< =  
    v{c,>]@  
         _CImf1  
    VirtualLab Fusion技术 =%Z5"];  
    |zCT~#  
     
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