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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 rZ5xQ#IA  
    J>G'H)  
    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。 X2;72  
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    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 KF@%tR}V{  
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    任务描述 T][c^K*  
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    光导元件 } _];yw  
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    Y*A y=@z=y  
    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。 g`C"t3~%S  
    i$}G[v<4  
    aO?KRn  
    $7xfLS8Vo  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 a #s Nd  
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    ) k[XO  
    N>sT@ > )  
    为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 .wWf#bB  
    为了重新组合和耦合光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。 4DP<)KX  
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    n>:e8KVM;  
    ?}W#j  
    出瞳扩展器(EPE)区域 CI \O)iB  
    GMLx$?=j  
    L"?4}U:  
    x 2l}$(7  
    每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面: kf~>%tES]  
    j E5=e</  
    c$u#U~~  
    FcOrA3tt  
    设计&分析工具 \MmB+'f&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。 4IM&#_6  
    - 光导布局设计工具: v] Xy^7?  
    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。 3z#fFP@E  
    - k域布局工具。 1.~^QH\p?3  
    分析你的设计的耦合条件。 ~+RrL,t#  
    - 尺寸和光栅分析工具。 t)(>E'X x  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 eD^(*a>(  
    (~b0-3s  
    OQyZ'  
    " 68=dC  
    总结-元件 1ahb:Mjv  
    [{ A5BE -  
    1gYvp9Ma  
    @Hp=xC9V  
    wG22ffaki  
    +]VW[ $W  
    结果:系统中的光线 [ID#P Ule  
    3[m~6 Ys  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: oT}Sh4Wt.  
    #q?:Act  
    *NI hYg6  
    [{+ZQd  
    所有在光导内传播的光线: MPsm)jqX  
    fEyc3K'5V  
    $[(FCS  
    %Vsg4DRy  
    FOV:0°×0° M;@/697G  
    Xkp`1UTH  
    0Jm)2@  
    ]5eZLXM  
    FOV:−20°×0° [>kzQYT[  
    ~T'$gl  
    88atj+N]  
    "I[u D)$  
    FOV:20°×0° ]LSlo593  
    TJ(vq]|&  
    'jU;.vZex  
    t-J\j"~%+  
    VirtualLab Fusion技术 8d\/  
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