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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: 2024-01-23
    摘要 ;={Z Bx  
    9<I;9.1S?^  
    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。 Z'z~40Bda  
    _d/ZaCx'i  
    "n=Ih_J  
    T89VSB~  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 oM#S.f?  
    gedk  
    E|Z7art  
    Sf0[^"7  
    任务描述 4lfJc9J  
    W'9=st'  
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    光导元件 j>OB<4?.+  
     %;9+`U  
    \M`fkR,,'  
    da&f0m U  
    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。 F /:2+  
    gJ>HFid_C  
    :j2_Jn4UP  
    3 eFBe2  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 DweWFipyPi  
    ^~dvA)bH  
    )WFSUZ~  
    K06/ D!RD4  
    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。 g#ONtY@*U  
    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。 +2ih!$T;7>  
    'Kj8X{BSFb  
    )(pJ~"'L  
    =`]yq;(C7j  
    出瞳扩展器(EPE)区域 $wn "+wX  
    Zb7:qe<UN  
    jTx,5s-  
    TGz5t$]I  
    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: 'HV}Tr  
    f V.(v&  
    f 6P5J|'  
    n[/|M  
    设计&分析工具 ~U~4QQV  
    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。 (IR'~ :W  
    - 光导布局设计工具: ngJES` 0d  
    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。 d0 tN73(  
    - k域布局工具。 .W&rcqy  
    分析你的设计的耦合条件。 w`Dzk. 2  
    - 尺寸和光栅分析工具。 a|\_'#  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 \(LHcvbb  
    Q=9S?p M  
    5aTyM_x  
    7c6-S@L  
    总结-元件 yXw xq(32  
    .n`MPx'  
    pz^"~0o5  
    EQ>bwEG  
    %;PPu$8K9  
    +* )Qi)  
    结果:系统中的光线 +-#| M|a  
    RS/%uxS?  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: )x"Z$jIs  
    <96ih$5D1  
    q#PGcCtu  
    y\ @;s?QL  
    所有在光导内传播的光线: ^\mN<z(  
    ki^[~JS>'  
    6SsZK)X  
    SJ7>*Sa(u$  
    FOV:0°×0° n@g[VR2t  
    a(8]y.`Tv  
    s:cS 9A8  
    9&'Mb[C`"  
    FOV:−20°×0° Z[`J'}?|  
    $b$r,mc  
    Dl/UZ@8pl  
    &H5 6mL{  
    FOV:20°×0° ^O\tN\g;c  
    [;5HI'px  
    >e-XZ2>Sj  
    QbqLj>-AJ  
    VirtualLab Fusion技术 :eQx di'  
    }+#ag:M  
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