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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 H~s8M  
    !xck ~EAS  
    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。 MF<ZB_@  
    63l& ihj  
    L$_%T  
    @z ",1^I  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 !hq*WtIk  
    |E?r+]  
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    任务描述 dX/7n=  
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    光导元件  4t(/F`  
    46NuT]6/4  
    [yN+(^ i  
    H; \C7w|  
    有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 /J-'[Mc'D[  
    _"Bj`5S  
    tIDN~[1  
    7\%JJw6h  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 Cs>`f, o  
    R&Nl!QTJj  
    [5L?#Y  
    g=nb-A{#  
    为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。 \ZADY.ha  
    为了重新组合和耦合光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。 7OmT^jV2  
    i!}k5k*Z  
    G!$~'o%/  
    Z}!'fX."  
    出瞳扩展器(EPE)区域 _2G _Io  
    %:`v.AG  
    =>5Lp  
    .+(V</  
    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: N\__a~'0p  
    #d,)Qe[  
    ~wuCa!!A  
    \;N+PE  
    设计&分析工具 %z@ Z^Jv  
    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。 J.h` 0$!  
    - 光导布局设计工具: FCNYfjB%  
    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。 Lp:VU-S  
    - k域布局工具。 %]I#]jR  
    分析你的设计的耦合条件。 &6OY ^6<  
    - 尺寸和光栅分析工具。 :a/rwZ[r  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 QGfwvFm  
    E<+ G5j  
    ^ 3 4Ng  
    I[|Y 2i  
    总结-元件 BkB _?^Nv8  
    c6vJ;iz  
    p*lP9[7  
    8a 8a:d  
    $,by!w'e:l  
    !Q|a R  
    结果:系统中的光线 ;6PU  
    c>D~MCNxg  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: K_L7a>Fr  
    %HpPTjAW  
    Ywhhs }f  
    :Y/aT[  
    所有在光导内传播的光线: `Z,WKus  
    :1qLRr  
    #1$4<o#M  
    g^A^@~M  
    FOV:0°×0° / Q@4HV  
    w~Q\:<x&~Z  
    R4;1LZ8XzS  
    LAk .f  
    FOV:−20°×0° I= :yfW  
    XlF,_  
    S\N l|U[  
    s:6K'*  
    FOV:20°×0° W[J2>`k9  
    f3! Oc  
    Xk|a%%O*H  
    =I'iD0eR  
    VirtualLab Fusion技术 ]_B<K5  
    Ao ?b1VYy/  
     
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