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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 正序阅读 楼主  发表于: 2022-07-14
    'MSEki67  
    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。 g"TPII$  
    .jLMl*6%:  
    Zj:a-=  
    NW }>pb9  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 e~tr^$/(  
    %H 8A=  
    ev)rOcOU  
    ]u\  `  
    任务描述 :5$xh  
    MT;SRAmUr  
    gcQ.  YP9  
    L7i}Ga!8  
    光导元件 Q x9>,e6+  
    ._8xY$l$  
    BUcaj.S  
    R>/QA RX  
    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。 CpUI|Rs  
    ?Ry%c6(}  
    g,A.Y,})  
    Dq0-Kf,^  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 J- @o@!o  
    ckH$E%j   
    ORV}j, Ym  
    Z/XM `Cy  
    为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 T#MA#H2  
        为了重新组合和耦合光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。 fcgDU *A%  
    m1~qaD<DZ$  
    j|^-1X  
    2N8rM}?90  
    出瞳扩展器(EPE)区域 c n\k`8  
    x.0k%H  
    %igFHh?  
    N/`TrWVF  
    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: Q0 uP8I}n  
    TnbGO;  
    H<rnJ  
    o(Ua",|  
    设计&分析工具 2b 6? 9FX*  
    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。 ,7n;|1`  
    - 光导布局设计工具: U}A|]vi@  
        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。 F20wf1^  
    - k域布局工具。 FUW(>0x?  
        分析你的设计的耦合条件。 iylBK!ou  
    - 尺寸和光栅分析工具。 PV,kYM6  
        检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 fD3jwPL  
    fg>B  
    pmow[e  
    ~$?y1Yv  
    总结-元件 []2$rJZD9  
    pJ 2:` f<;  
    AHp830\  
    z*NC?\  
    =|qt!gY)Y  
         RTPq8S"  
    结果:系统中的光线 w (vE2Y ?  
    d'lr:=GQ  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: QoT3;<r}  
    IF36K^K  
    yL.PGF1(  
    0gwm gc/#  
    所有在光导内传播的光线: g~ppPAH  
    xzMeKC `  
    ]2aYi9)  
    oPBg+Bh*  
    FOV:0°×0° dIBKE0`  
         azR;*j8Q'  
    DJD]aI  
         4BduUH  
        FOV:−20°×0° O$<%z[  
    [G'!`^V,  
    6`s%%v  
         /IrR,bvA  
        FOV:20°×0° U'Ja\Ek/f  
    {LB }v;?l  
    HP4'8#3o  
         'Tru?y \  
    VirtualLab Fusion技术 YjX!q]56  
    f'zU^/$rf  
     
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