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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。 96<0=   
    YZ6" s-  
    pg{cZ1/  
    -{NP3zy  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 Nu@dMG<5  
    -v$ q8_$m"  
    ^#4Ah[:XA  
    M# cJ&+rP  
    任务描述 \W 7pSV-U  
    %#E$wz  
    >FqU=Q  
    5jHr?C  
    光导元件 'Ej+Jczzpp  
    eZ{Ce.lNR  
    k\\e`=  
    -!IeP]n#P  
    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。 Dw<bLSaW&  
    u4ZOHy_O^  
    {2U3   
    {TaYkuWS  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 ff 6x4t  
     ?Zc(Zy6  
    ~#7uNH2  
    Zm6|aHx8v  
    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。 C@u}tH )  
    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。 >tm4Rg~y  
    v[O?7Np  
    5E =!L g  
    -Sa-eWP  
    出瞳扩展器(EPE)区域 :-oMkBS  
    hP$5>G(3  
    }H|'W[Q.  
    Ugme>60`'k  
    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: C]Q}HI#G  
    lLLPvW[Q  
    k\IdKiOj!D  
    9V>C %I  
    设计&分析工具 RV%)~S@!R  
    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。 #szIYyk  
    - 光导布局设计工具: |\W~+}'g~  
    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。 F:8@ ]tA&  
    - k域布局工具。 Xq}}T%jcd  
    分析你的设计的耦合条件。 u-*z#e_L0  
    - 尺寸和光栅分析工具。 &ju.5v|  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 iqKs:v@+x  
    /z:1nq  
    dF*M"|[  
    9U Hh#  
    总结-元件 eo^C[# .  
    l[[^]__  
    #44}Snz  
    ,s/laZ)V  
    t+D= @"BZP  
    3AAciMq}  
    结果:系统中的光线 t :~,7  
    MHJRBn{}  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 03"FK"2S  
    V=8npz   
    k106fT]eX  
    %!8w)1U  
    所有在光导内传播的光线: q>.C5t'Qx  
    -Ua&/Yd/}  
    )&l5I4CIf  
    [}l#cG6 k  
    FOV:0°×0° y{ 2\T  
    Z+=-)&L  
    AuZISb%6  
    .yD5>iBh  
    FOV:−20°×0° 4'Y a-x x  
    8Wgzca Q*  
    PsOq-  
    a'r1or4  
    FOV:20°×0° JL>DRIR%NV  
    N%%trlDXD  
    E6M*o+Y  
    8,(--A  
    VirtualLab Fusion技术 M{SJ8+G  
    3#y`6e=5  
     
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