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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
    Dk g-y9  
    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。 ;M *G  
    q~xs4?n1U  
    ~(^?M  
    1t#|MH ?U_  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 O tR  
    i/,IG+4vI  
    I5rAL\y-G  
    Cg^1(dBd[9  
    任务描述 5&134!hC  
    88DMD"$B  
    QG XR<Y  
    V?jot<|$  
    光导元件 8Tp!b %2.  
    ;\Pq  
    okbW.  ~  
    % +M,FgW  
    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。 KU.F4I8}q  
    g6.Tx]?b$  
    /@LUD=  
    "^VPe[lA  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 h)X"<a++N  
    1X#gHstD  
    *p^*>~i9)  
    8fb<hq<  
    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。 T2 XLP  
        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。 Tpp?(lT7r  
    Mqmy*m[U  
    'L veCi_  
    /)XN^Jwa;m  
    出瞳扩展器(EPE)区域 \U HI%1^  
    m Wh   
    5oOFl  
    -1]8f  
    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: |6Qn/N$+f  
    U)qG]RI  
    qW9~S0sl  
    KhNO xMZ  
    设计&分析工具 e>b|13X  
    VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 >s>{+6e  
    - 光导布局设计工具: s-T#-raE  
        设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 5uL!Ae  
    - k域布局工具。 ~s) `y2Y  
        分析你的设计的耦合条件。 &MP +  
    - 尺寸和光栅分析工具。 7[YulC-pH  
        检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 w\5;;9_#  
    _4X3g%nXl  
    - ]U2G:  
    rSNaflYAr  
    总结-元件 4+B OS ~  
    HH7Bg0=(  
    M}N[> ,2'  
    3t:/Guyom8  
    T7ICXpe@  
         ) t$o0!  
    结果:系统中的光线 b%UbTb,  
    dC 8,  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: crr#tad.  
    8'0I$Qa4  
    q#P@,|nc:  
    -zH` 9>J5|  
    所有在光导内传播的光线: L~&r.81  
    +o}mV.&1,  
    xt X`3=s  
    /fC8jdp&  
    FOV:0°×0° 5<h:kZ"S^g  
         E)Cdw%}^  
    `fq#W#Pu  
         `(lD]o{,s  
        FOV:−20°×0° bt 0Q6v5  
    DY8w\1g"  
    t4r%EP|Zt  
         i'uSu8$'*  
        FOV:20°×0° @ wx  
    1t<  nm)  
    8\$ u/(DX  
         !ZzDSQ ;  
    VirtualLab Fusion技术 ko`.nSZ-k  
    uu;1B.[b  
     
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