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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: 2024-12-12
    摘要 ygz6 ~(  
    u|'}a3  
    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。 pPX~pPIj2  
    ^& R H]q  
    ^twJNm{99  
    5W29oz}-S  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 [=xJh?*P  
    ju= +!nGUa  
    -< 0PBl  
    M zbs#v0  
    任务描述 *~0Ko{Avc  
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    .}V&*-ep  
    光导元件 =:;KY uTr  
    8% ;K#,>  
    53w@  
    EC6Q<&]Iw  
    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。 er[%Nt+99  
    Z_F}Y2-w9  
    v-J9N(y"  
    G\U'_G>  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 KfVLb4@16_  
    VZJ[h{ 6  
    rq.S0bzH  
    ZSu0e%  
    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。 BIr24N  
    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。 5}/TB_W7j  
    ?5oeyBA@  
    h6Vm;{ ~  
    5*d  
    出瞳扩展器(EPE)区域 4p %=8G|  
    P=j89-e  
    j+_pF<$f:  
    _Wjd`*  
    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: F9|\(St &  
    0{ O|o_  
    VTQxg5P c  
    _H41qKS{Ul  
    设计&分析工具 nsCat($)  
    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。 tv+H4/  
    - 光导布局设计工具: 4ZZ/R?AiK  
    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。 RQ1`k,R=  
    - k域布局工具。 V|h/a\P  
    分析你的设计的耦合条件。 ZN:~etd  
    - 尺寸和光栅分析工具。 "F*'UfOwrZ  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 73C  
    U1>VKP;5Nn  
    .Fy f4^0  
    a09]5>*  
    总结-元件 _TRO2p0  
    CS:mO |  
    Use`E  
    l9J]<gG  
    l1|z; $_z  
    4gTD HQP  
    结果:系统中的光线 m,~ @1  
    -'tgr6=|w"  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: QDRgVP  
    (]Z$mv!  
    0$n0f u  
    (L)tC*Qjc  
    所有在光导内传播的光线: @+v;B:  
    P| [i{h  
    ]Y3|*t(\  
    rsp?N{e  
    FOV:0°×0° 1,p[4k~Ww  
    0@9.h{s@  
    ;)^eDJ<  
    a;a2x .<  
    FOV:−20°×0° 8q6b3q:c  
    fR>(b?C  
    [8k7-}[  
    2Et7o/\<  
    FOV:20°×0° oJF@O:A  
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    ):. +u=  
    EV:y}  
    VirtualLab Fusion技术 p",HF%  
    |(e`V  
     
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