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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 ($[@'?Z1  
    Z`ZML+;~6  
    在为增强和混合现实(AR&MR)应用设计光波导设备的过程中,所提供的视场(FOV)等参数是主要的兴趣所在。为了突破可实现的最大视场的极限,人们研究了各种方法,例如在从入射耦合到出射耦合的传播过程中分割视场的系统。一个非常流行的方法是所谓的 "蝴蝶出瞳扩展",即在FOV的正负部分使用两个独立的EPE光栅区域,这也被应用于微软的Hololens2。在这份文件中,我们展示了在VirtualLab Fusion中实现这样一个EPE概念,它基于微软的US9791703B1专利。 Pa/2])w  
    SKJ'6*6  
    U-#vssJhk  
    v#9Uy}NJ9  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 8e_9u@p+w  
    }5y ]kn  
    LHq*E`  
    RYM[{]4b5F  
    任务描述 2&:nHZ)  
    _+qtH< F/  
    UL3u2g;d  
    |w.5*]?H  
    光导元件 0~ cbB  
    y9 K'(/  
    lv& y<d;  
    |k)Nf+(}W  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 #|6M*;lN|  
    nk+9 J#Gs  
    - S%8  
    gm}zF%B"  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 t,qz%J&a  
    CoM?cS S  
    0|~3\e/QV  
    f6%7:B d  
    为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 Ce_l\J8G  
    为了重新组合和耦合光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。 :JzJ(q/  
    "= *   
    k#<Y2FJa  
    :SVWi}:Co1  
    出瞳扩展器(EPE)区域 =T|m#*{.L  
    0zXF{5Up  
    Z|zT%8.8N  
    0[fqF^HEN  
    每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面: u]Dds;~"b  
    |3 v+&eVi  
    yo#fJ`  
    !{ /AJb  
    设计&分析工具 ]}BT'fky#  
    VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。 `MXGEJF  
    - 光导布局设计工具: ~Q5 i0s%  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 T :X A  
    - k域布局工具。 79>_aD9  
    分析你的设计的耦合条件。 p}h9>R  
    - 尺寸和光栅分析工具。 )5ISkbsxD  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 jUy$aGX  
    \_3#%%z  
    TRQH{O\O  
    x%, !px3s  
    总结-元件 1'9YY")#  
    *x&y24  
    JAI;7  
    D,, x<JG|  
    HH'5kE0;d  
    b "5WsJ:'#  
    结果:系统中的光线 "9!CsloWhz  
    f}+8m .g2  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: ^|=3sJ4[U  
    S&;D  
    =s1Pf__<k  
    $rz'Ybs  
    所有在光导内传播的光线: uzWz+atH  
    y`-5/4  
    C/A~r  
    &!O~ f  
    FOV:0°×0° oHkjMqju  
    %B-m- =gz  
    Y(P <9 m:  
    kIYV%O   
    FOV:−20°×0° g(F? qP_K  
    v(z2,?/4  
    I xE }v%&  
    doV+u(J~  
    FOV:20°×0° #"aL M6Cfs  
    y,=TB#  
    +@5*_n\e`  
    xsSX~`  
    VirtualLab Fusion技术 g'1ASMuR  
    x>~.cey  
     
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