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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: 2024-06-12
    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。 !07FsPI#{  
    BVwRPt  
    U)IsTk~}O  
    U~JG1#z6  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 81%qM7v9H  
     ==r ?  
    dT*f-W  
    ;@=@N9q K  
    任务描述 HZ[68T[8b  
    QBN=l\m+  
    *;V2_fWJ@  
    .j+2x[`l  
    光导元件 Ynk><0g6  
    O4'kS @  
    qW`XA  
    4q@9  
    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。 *R9mgv[  
    PG-cu$\??  
    !$ J)  
    9>} (]T  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 q^T&A[hMPx  
    t6H2tP\AS  
    T^-H_|/M  
    H8=vQy  
    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。 qAuUe=w%p  
    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。 hz>yv@1  
    \|b1s @c8  
    2=Vkjh-  
    0YsN82IDD  
    出瞳扩展器(EPE)区域 [4+a 1/^  
    s K$Sar  
    eL] w' }\  
    =":V WHf  
    每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面: {) '" k6w  
    5G42vTDzS4  
    `)gkkZ$)j  
    '8kL1  
    设计&分析工具 Br.$L  
    VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 'piF_5(@  
    - 光导布局设计工具: 2=UTH% 1D  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 ;MdK3c  
    - k域布局工具。 /n<Ncf  
    分析你的设计的耦合条件。 %(wsGNd  
    - 尺寸和光栅分析工具。 w!GU~0~3[  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 zWR*g/i  
    VHXR)}  
    "351s3ff  
    XH Zu>[  
    总结-元件 A?{aUQB~|  
    fAA@ziKg  
    yrv SbqR  
    *7D$;?"  
    e^l+ #^fR  
    YQ[&h  
    结果:系统中的光线 bU g2Bm!y  
    BX)cV  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: `'k's]Y  
    iTBhLg,  
    4@V<Suw  
    YaE['a  
    所有在光导内传播的光线: <xh'@592  
    + 1%^c(3  
    HDXjH|of  
    V~^6 TS(  
    FOV:0°×0° #}]il0d  
    (k HQKQmq  
    sB1tce  
     sCf(h  
    FOV:−20°×0° AZ Lt'9UD  
    gt~2Br4  
    ^}pREe c=  
    ,9j:h)ks?  
    FOV:20°×0° EA{*%9 A  
    z(#hL-{c  
    D@vvy6>~s  
    R"kE5 :  
    VirtualLab Fusion技术 vYm& AD  
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