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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: 2024-12-12
    摘要 DQ c\[Gq&  
    &rPAW V'v  
    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。 tLq]#9kL  
    FH$q,BI!R  
    uwZ,l-6T  
    [/VpvQ'  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 7l~^KsX  
    o8hE.pf&  
    P B5h5eX  
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    任务描述 *p#@W-:9E  
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    U?5lqq  
    v2p0EOS  
    光导元件 s8P3H|0.-  
    hN]l $Ct  
    &/)B d%  
    $|3zsi2  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 ED" fi$  
    p|mFF0SL  
    ]*lZFP~  
    6akI5\b  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 )Ho"b  
    4dLnX3 v  
    BT_XqO  
    HX}B#T  
    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。 CYwV]lq :s  
    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。 ~1twGG_;  
    8TP~=qU  
    CmBgay  
    o|c6=77043  
    出瞳扩展器(EPE)区域 Gau@RX:O  
    Bmcc SC;o4  
    A|:+c*7]  
    ju "?b2f  
    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: bDJ!Fc/  
    ``$$yS~d};  
    6DK).|@$r  
    m{X{h4t  
    设计&分析工具 rwP)TJh"  
    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。 Qzo -Yw`=  
    - 光导布局设计工具: c ^.^5@  
    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。 XM w6b*O  
    - k域布局工具。 h$6'9rL&i  
    分析你的设计的耦合条件。 Haekr*1%  
    - 尺寸和光栅分析工具。 dg|x(p#  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 fR'!p: ~  
    :l!sKT?:d!  
    v~T)g"_|  
    "c]9Q%  
    总结-元件 K\XQ E50  
    HQ" trV  
    /HhA2 (g%  
    yUpN`;  
    FA)ot)]  
    L[Z^4l_!  
    结果:系统中的光线 jQ%1lQ#R)  
    ,pdzi9@=t  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: 26nwUNak  
    1Td`S1'#yg  
    vo\'ycPv  
    t,8?Tf+i  
    所有在光导内传播的光线: RH _b  
    (@xC-*  
    F1-"yX1B  
    6'/ Zq  
    FOV:0°×0° ;nW;M 4{  
    Tgtym"=xd  
    )D6 i {I0  
    stUv!   
    FOV:−20°×0° MZ-;'w&Z  
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    |gP)lR  
    #<9'{i3  
    FOV:20°×0° \i//Aq  
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    ,e;,+w=~E  
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    VirtualLab Fusion技术 qp6'n&^&  
    uKM` umE  
     
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