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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 *Wmn!{\g  
    ]aVFWzey  
    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。 f3Cjj]RFv  
    $l!+SLK  
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    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 ~i)IY1m"  
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    y:N>t+'5  
    任务描述 }^Kye23  
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    光导元件 %T:7I[f  
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    :6Oh?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。 7ZVW7%,zF  
    =7WE   
    56R)631]p  
    ;'x\L<b/)  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 C/L+:b&x~  
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    j*aYh^  
    A&~<qgBTp  
    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。 ~J:"sUR  
    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。 NFQR  
    \x_fP;ma=_  
    *l-(tp5  
    ,`lVB#|  
    出瞳扩展器(EPE)区域 47c` ) *Hc  
    eVYUJ,  
    z a^s%^:yK  
    (YJ]}J^  
    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: >^Zyls  
    cPgz?,hE  
     `xpU  
    ]%K 8  
    设计&分析工具 -UM5&R+o  
    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。 :RnFRAcr  
    - 光导布局设计工具: '"=Mw;p  
    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。 0bQm:J[(#  
    - k域布局工具。 %hu] =  
    分析你的设计的耦合条件。 \dL# PI3  
    - 尺寸和光栅分析工具。 EFg s}BV_9  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 6jIW)C  
    *qLOr6  
    /{~cUB,Um  
    (HUGgX"=  
    总结-元件 +I?T|Iin  
    mQOYjy3  
    v<`1z?dch  
    y ~ A]  
    ]qJ6#sAw75  
    i*JbFukG  
    结果:系统中的光线 8\~IwtSk  
    Q\DD^Pbq  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: MpV6Vbp  
    F+`DfI]/m  
    VS#i>nlT  
    z5CWgN  
    所有在光导内传播的光线: $z9z'^HqO  
    &&w7-  
    z.9 #AN=&[  
    Hset(-=X  
    FOV:0°×0° S;"7d  
    (\si/&  
    43mV~Oj  
    ZcXqH7`r  
    FOV:−20°×0° }xl @:Qo  
    4g#pQ  
    _J51 :pi  
    U+!H/R)(  
    FOV:20°×0° 2S1wL<qP  
    8u::f`vi  
    ]3iu-~  
    a$c7d~p$I  
    VirtualLab Fusion技术 &/7AW(?  
    x@I@7Pvo3  
     
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