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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 Nzz" w_#  
    `':$PUz,g  
    在为增强和混合现实(AR&MR)应用设计光波导设备的过程中,所提供的视场(FOV)等参数是主要的兴趣所在。为了突破可实现的最大视场的极限,人们研究了各种方法,例如在从入射耦合到出射耦合的传播过程中分割视场的系统。一个非常流行的方法是所谓的 "蝴蝶出瞳扩展",即在FOV的正负部分使用两个独立的EPE光栅区域,这也被应用于微软的Hololens2。在这份文件中,我们展示了在VirtualLab Fusion中实现这样一个EPE概念,它基于微软的US9791703B1专利。 =!r9;L,?  
    uD_|/(  
    ,dKcxp~[  
    uYiM~^ 0  
    建模任务:基于专利US9791703B1的方法 "2(4?P  
    68R[Lc9q5  
    ]c8lZO>  
    AEm?g$a  
    任务描述 $Y][-8{t  
    vBQ|h  
    D %~s  
    ~^=QBwDW8N  
    光导元件 P5Ms X~mT  
    3.B|uN  
    YS k,kU  
    d}%GHvOi  
    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。 ~h?zK 1  
    EP7L5GZ-a  
    qR!SwG44+  
    SZH,I&8  
    输入耦合和输出耦合的光栅区域 Z<z(;)?c  
    o6K\z+.{  
    d_Ll,*J9  
    %1a\"F![  
    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。 CD%wi:C%|  
    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。 `TKe+oS)  
    mZJ"e,AY  
    %0@Jm)K^  
    s CSrwsbhv  
    出瞳扩展器(EPE)区域 HS]|s':  
    Q&^ti)vB  
    Z1u{.^~^z  
    +mE y7qM  
    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: He. gl  
    %7pT\8E5  
    +j&4[;8P:  
    &%L1n?>Q}  
    设计&分析工具 XJDp%B  
    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。 =9FY;9  
    - 光导布局设计工具: $`x4|a8-  
    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。 ,*8}TIS(s  
    - k域布局工具。 QM`A74j0]\  
    分析你的设计的耦合条件。 > y"V%  
    - 尺寸和光栅分析工具。 j%Y`2Ra  
    检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。 B. 6gJ2c  
    $fV47;U'*  
    * Ibl+  
    *xA&t)z(i  
    总结-元件 #g\O*oYaw  
    3|-)]^1O  
    Eic/#j{4  
    w_q{C>- cR  
    >`Gys8T  
    SaMg)s~B  
    结果:系统中的光线 +'Pf|S  
    A#RA;Dt:  
    只有光线照射到 "眼盒"(摄像机探测器)上: y|Tb&XPD  
     Zm!T4pL  
    z{Z'2,#  
    *KN'0Z@W  
    所有在光导内传播的光线: |E&a3TQW  
    .&=nP?ZPC6  
    oOUL<ihe?  
    Y` Oz\W  
    FOV:0°×0° w`&~m:R  
    8- 3]Bm!  
    q+5g+9  
    ob05:D_bc9  
    FOV:−20°×0° <XiHQ B!  
    R$k4}p  
    py VTA1  
    >VM@9Cph  
    FOV:20°×0° /]=Ih  
    W2P(!q>r]  
    r) ;U zd  
    :{bvCos<)  
    VirtualLab Fusion技术 Xd@  -  
    c+,F)i^`  
     
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