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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。 jU~ ! *]  
    H]7MNY  
    u&HLdSHe  
    Uk=-A @q  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 -^i[   
    bF5mCR:  
    df=G}M(  
    x4&<Vr  
    任务描述 ?=X G#we  
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    T( UPWsj  
    光导元件 |2#)lGA  
    g q|T:  
    8{@0p"re@  
    @ j/UDM  
    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。 w%(Ats  
    Sz.sX w;  
    bG`aF*10)!  
    vN`2KCl~3  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 K'6dlwn).  
    E>t5/^c)*w  
    !Nu ~4  
    RqV* O}Am  
    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。 -RisZ-n*  
    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。 .DzFt c  
    R/&Ev$:  
    9A@/5Z:v5W  
    8reis1]2S  
    出瞳扩展器(EPE)区域 _O76Aw-@l  
    a^U)2{A*f  
    ?Vy% <f$  
    3 ZZ"mlk*  
    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: 5%+M:B  
    MN wMF  
    '&XL|_Iq  
    \e89 >m  
    设计&分析工具 0+\%os V  
    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。 6FYO5=R  
    - 光导布局设计工具: ?<YQ %qaW7  
    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。 mBQA~@ }  
    - k域布局工具。 ;L <D-=  
    分析你的设计的耦合条件。 `eD70h`XK  
    - 尺寸和光栅分析工具。 &:K!$W  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 !p&[:+qN  
    LHQ$0LVt>T  
    KaEL*  
    v}vwk8  
    总结-元件 U3R;'80 f  
    r#svj*dn  
    ,".1![b  
    k0@b"y*  
    ljr?Z,R4  
    q5@N//<DNN  
    结果:系统中的光线 fi |k)  
    >iZ"#1ZL2O  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 8dgi"/[3  
    0Nvk|uI V[  
    Ol%KXq[  
    uq.!{3)8  
    所有在光导内传播的光线: })v`` +  
    ! MTmG/^  
    Wu}84W"!.V  
    0| a,bwZ  
    FOV:0°×0° ~Ox !7Lp  
    .paKV"LJ  
    F.]D\"0`  
    (hB+DPi  
    FOV:−20°×0° O,a1?_m8  
    `#/0q*$  
    , QB]y|:  
    $(3mpQAg  
    FOV:20°×0° U*p;N,SjQ  
    QfdATK P  
    (_9u<  
    ^~ 95q0hq:  
    VirtualLab Fusion技术 3PLYC}Jq  
    4qsP/`8  
     
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