AR/MR的案例
AR&MR光波導器件的仿真研究
AR&MR光波導器件的仿真研究
使用光波導元件對“HoloLens 1”型進行建模
本使用案例演示了一個簡單的“HoloLens- 1”型布局設備的建模，該設備具有一個能夠以32°×18°視場引導光線的光波導組件。
光波導結構
使用光波導組件及其靈活的區域定義，可以在VirtualLab Fusion中設置帶有耦合光柵的光波導。
隨著增強現實和混合現實(AR&MR)領域新技術的出現，使光學光波導越來越受歡迎。為了對此類結構進行建模和設計，VirtualLab Fusion使用其強大的光波導工具箱，該工具箱允許靈活定義整體結構以及內外耦合器的不同區域。再加上它的非順序模擬引擎，結合了所有關鍵的物理效應，如偏振、孔徑衍射和相干性，為光學工程師提供了強大的工具，支持他們研究和設計用于AR和MR的光波導裝置。
展開 VirtualLab：AR&MR光波導器件的仿真研究
隨著增強現實和混合現實(AR&MR)領域新技術的出現，使光學光波導越來越受歡迎。為了對此類結構進行建模和設計，VirtualLab Fusion使用其強大的光波導工具箱，該工具箱允許靈活定義整體結構以及內外耦合器的不同區域。再加上它的非順序模擬引擎，結合了所有關鍵的物理效應，如偏振、孔徑衍射和相干性，為光學工程師提供了強大的工具，支持他們研究和設計用于AR和MR的光波導裝置。
使用光波導元件對“HoloLens 1”型進行建模
本使用案例演示了一個簡單的“HoloLens- 1”型布局設備的建模，該設備具有一個能夠以32°×18°視場引導光線的光波導組件。
光波導結構
使用光波導組件及其靈活的區域定義，可以在VirtualLab Fusion中設置帶有耦合光柵的光波導。
展開 AR&MR光波導器件的仿真研究
隨著增強現實和混合現實(AR&MR)領域新技術的出現，使光學光波導越來越受歡迎。為了對此類結構進行建模和設計，VirtualLab Fusion使用其強大的光波導工具箱，該工具箱允許靈活定義整體結構以及內外耦合器的不同區域。再加上它的非順序模擬引擎，結合了所有關鍵的物理效應，如偏振、孔徑衍射和相干性，為光學工程師提供了強大的工具，支持他們研究和設計用于AR和MR的光波導裝置。
使用光波導元件對“HoloLens 1”型進行建模
本使用案例演示了一個簡單的“HoloLens- 1”型布局設備的建模，該設備具有一個能夠以32°×18°視場引導光線的光波導組件。
光波導結構
使用光波導組件及其靈活的區域定義，可以在VirtualLab Fusion中設置帶有耦合光柵的光波導。
展開 AR&MR VirtualLab：具有連續調制光柵區域的光波導化
摘要
在增強現實和混合現實應用 (AR & MR) 領域的波導光學器件設計過程中，橫向均勻性（每個視場模式）和整體效率是兩個最重要的評價函數。為了在光波導系統中獲得適當的均勻性和效率值，有必要允許光柵參數的變化，特別是在光瞳擴展區域和/或耦出區域中。為此，VirtualLab Fusion 能夠在光柵區域中引入平滑變化的光柵參數，并提供必要的工具來根據定義的評價函數運行優化。此用例展示了如何使用連續變化的填充因子值優化波導來獲得足夠的均勻性。
任務描述
光波導組件
使用波導組件，可以輕松定義具有復雜形狀區域的波導系統。此外，這些區域可以配備理想化或真實的光柵結構，以充當耦入元件、耦出元件或出瞳擴展元件。更多信息請見：
波導的構造
光柵區域
對于耦入元件、耦出元件和眼瞳擴展元件 (EPE)，使用了真實光柵。他們的瑞利矩陣和相應的效率是用 FMM (RCWA) 嚴格計算的。您可以在以下位置找到有關如何設置的更多信息：
如何使用真實光柵結構設置一個波導
均勻性探測器
均勻性探測器評估局部區域內（稱為光瞳）的能量強度。每個光瞳由其大小定義(???? × ????) ，其可以設置為橢圓形或矩形。
您可以下方鏈接找到有關如何設置的信息：
用于波導系統的均勻性探測器
總結-組件
帶有附加指南的一般工作流程
1. 基本光學波導設置的配置（不屬于此用例的一部分）
2.
展開 
VirtualLab：AR和MR光波導器件耦合光柵的優化
在上周的通訊中，我們強調了分析基于光波導的增強和混合現實(AR & MR)設備的一些挑戰。我們將繼續深入討論這個話題，看看光波導系統耦合光柵的優化。由于它們的尺寸小和自由參數很多的特點，這些任務眾所周知地極具挑戰性。
快速物理光學軟件VirtualLab Fusion通過其波導工具箱提供了一系列方便的工具，可在設計過程中幫助光學工程師。例如用于光柵結構配置的用戶友好的工作流程，用于光柵分析的嚴格傅里葉模態算法(FMM)，以及參數優化方法和一些針對光波導的系統設計方法。
在下面的例子中，您可以看到這些工具中的一些發揮作用：
連續調制光柵區域光波導的優化
本例演示了如何通過EPE和外耦合器區域連續變化的光柵占空因子來優化光波導，以實現眼動范圍內足夠的橫向均勻性。
單入射方向光波導耦合光柵的優化
我們演示了針對特定入射方向優化矩形光柵的設計流程，以獲得特定衍射級次的最大效率。
展開 基于光波導的AR和MR系統仿真
增強和混合現實(AR & MR)系統的最常見設計都將光導設計與表面結合，包含用于耦入/出出瞳擴展的微米和納米結構區域(光柵)。
帶有光波導元件的HoloLens 1型布局建模
這個用例展示了一個所謂的“蝴蝶出瞳擴展”的光導系統，基于微軟的專利US9791703B1。
AR和MR光波導器件耦合光柵的優化
在上周的通訊中，我們強調了分析基于光波導的增強和混合現實(AR & MR)設備的一些挑戰。
連續調制光柵區域光波導的優化
我們演示了針對特定入射方向優化矩形光柵的設計流程，以獲得特定衍射級次的最大效率。
AR和MR光波導器件耦合光柵的優化
在之前的通訊中，我們強調了分析基于光波導的增強和混合現實(AR & MR)設備的一些挑戰。
本周，我們將繼續深入討論這個話題，看看光波導系統耦合光柵的優化。由于它們的尺寸小和自由參數很多的特點，這些任務眾所周知地極具挑戰性。 快速物理光學軟件VirtualLab Fusion通過其波導工具箱提供了一系列方便的工具，可在設計過程中幫助光學工程師。例如用于光柵結構配置的用戶友好的工作流程，用于光柵分析的嚴格傅里葉模態算法(FMM)，以及參數優化方法和一些針對光波導的系統設計方法。 在下面的例子中，您可以看到這些工具中的一些發揮作用：
連續調制光柵區域光波導的優化
本例演示了如何通過EPE和外耦合器區域連續變化的光柵占空因子來優化光波導，以實現眼動范圍內足夠的橫向均勻性。
單入射方向光波導耦合光柵的優化
我們演示了針對特定入射方向優化矩形光柵的設計流程，以獲得特定衍射級次的最大效率。
展開 VirtualLab：基于光波導的AR和MR系統仿真 基于微軟的專利
增強和混合現實(AR & MR)系統的最常見設計都將光導設計與表面結合，包含用于耦入/出出瞳擴展的微米和納米結構區域(光柵)。
許多影響設備最終質量的復雜效應(例如，描述數字圖像的不同視場模式在眼動范圍中的均勻性有多好等關鍵方面)都源于物理光學:偏振(最初是光源的偏振，以及光在設備中傳播時偏振如何變化)、相干性、衍射等。
快速物理光學軟件VirtualLab Fusion憑借其光波導工具箱，為光學工程師提供了所有必要的工具來處理這類設備的建模和設計。為了演示它的能力，我們在這里展示了兩個不同的模擬示例。
基于微軟專利的蝴蝶出瞳擴展光波導
這個用例展示了一個所謂的“蝴蝶出瞳擴展”的光導系統，基于微軟的專利US9791703B1。
帶有光波導元件的HoloLens 1型布局建模
本用例演示了一個簡單的“HoloLens 1”型布局設備的建模，該布局具有光導組件，以32°?×?18°FoV引導光線。
展開 PTC將支持Microsoft HoloLens 2，加快混合現實技術在工業上的應用
PTC在巴塞羅那舉辦的2019世界移動通信大會上宣布，其Vuforia增強現實和混合現實（AR/MR）解決方案將為Microsoft HoloLens 2提供內置支持。Vuforia解決方案充分利用了Microsoft HoloLens 2的新手勢、語音增強和跟蹤功能，幫助工業客戶高效、有效地創建AR/MR交互體驗，而無需借助繁復的編程工作或昂貴的自定義設計器。
如今，工業制造商面臨著熟練工人日益短缺、人員變動率高、產品日益復雜以及激烈的競爭壓力等問題。而增強現實和混合現實技術則能在日常工作的真實環境中為員工提供他們最為需要的信息——即他們日常工作中的真實環境——從而提高工作效率，幫助制造商戰勝這些挑戰。
借助Vuforia Studio為HoloLens 2創建的沉浸式“免手持”體驗，工業用戶可以為員工提供支持，改善制造、服務和培訓流程，從而開辟新的商機，更好地滿足客戶的需求。
PTC總裁兼首席執行官Jim Heppelmann表示：
工業領域AR/MR的一個關鍵價值驅動因素就是利用‘免手持’的操作步驟指導提高員工效率。
展開 VirtualLab Fusion：用于AR/MR的光波導足跡分析
摘要
用于增強或混合現實應用的任何類型的光導系統，其設計過程中的一個主要部分是用于輸入耦合器、輸出耦合器和出瞳擴展器光柵區域的配置。為此，對光傳播以及發生的光柵相互作用進行快速而簡單的概述非常有幫助：足跡分析。借助足跡和光柵分析工具，VirtualLab提供了一個強大的工具，可在此過程中為光學工程師提供支持。在本文檔中，討論了這個多功能工具的選項和功能。
足跡和光柵分析工具
? 足跡和光柵分析工具是光導工具箱黃金版的一個特色。
? 它可以在開始功能區的光導部分進行初始化。
操作工具的基本流程
步驟1：選擇要分析的設置。它可以通過布局設計工具生成，詳見：
光導布局設計工具
但是請注意，足跡和光柵分析工具并不局限于特定的布局類型。您可以加載文件或直接從已經打開的文檔中選擇一個文件。
步驟2：定義該工具應該考慮的視場范圍。
步驟3：單擊分析按鈕。關于分析進度的詳細信息將在按鈕下方的面板中提供。
理想和實際光柵結果
足跡和光柵分析工具的結果可以分為兩個方面：
相互作用的足跡數據
相互作用的足跡數據文檔提供了一個所有光束足跡打到一個給定的光柵區域的彩色編碼插圖，配置視場(FOV)的不同模式有不同的顏色。用戶可以選擇在圖中顯示的視場模式。
注意
? 如果 VirtualLab Fusion記錄了部分入射光束，則取決于基本光路中的“通道分辨率精度”設置。
? 無論這個區域的光有多小或如何調制，該顯示都不會區分，并且將始終描繪完整的、相同大小的足跡圓。
中央視場的數據
傾斜視場模式數據
熱圖文檔
展開 
VirtualLab：用于AR/MR的光波導足跡分析
摘要
用于增強或混合現實應用的任何類型的光導系統，其設計過程中的一個主要部分是用于輸入耦合器、輸出耦合器和出瞳擴展器光柵區域的配置。為此，對光傳播以及發生的光柵相互作用進行快速而簡單的概述非常有幫助：足跡分析。借助足跡和光柵分析工具，VirtualLab提供了一個強大的工具，可在此過程中為光學工程師提供支持。在本文檔中，討論了這個多功能工具的選項和功能。
足跡和光柵分析工具
?足跡和光柵分析工具是光導工具箱黃金版的一個特色。
?它可以在開始功能區的光導部分進行初始化。
操作工具的基本流程
步驟1：選擇要分析的設置。它可以通過布局設計工具生成，詳見：
光導布局設計工具
但是請注意，足跡和光柵分析工具并不局限于特定的布局類型。您可以加載文件或直接從已經打開的文檔中選擇一個文件。
步驟2：定義該工具應該考慮的視場范圍。
步驟3：單擊分析按鈕。關于分析進度的詳細信息將在按鈕下方的面板中提供。
理想和實際光柵結果
足跡和光柵分析工具的結果可以分為兩個方面：
相互作用的足跡數據
相互作用的足跡數據文檔提供了一個所有光束足跡打到一個給定的光柵區域的彩色編碼插圖，配置視場(FOV)的不同模式有不同的顏色。用戶可以選擇在圖中顯示的視場模式。
注意
?如果 VirtualLab Fusion記錄了部分入射光束，則取決于基本光路中的“通道分辨率精度”設置。
?無論這個區域的光有多小或如何調制，該顯示都不會區分，并且將始終描繪完整的、相同大小的足跡圓。
中央視場的數據
傾斜視場模式數據
熱圖文檔
展開 VirtualLab：AR&MR 使用光波導元件模擬“HoloLens 1”型布局
摘要
目前，大多數創新的增強和混合現實設備都是基于光波導或波導配置，并結合微觀結構來耦合光的進入和輸出。VirtualLab Fusion技術能夠通過應用我們獨特的物理光學方法對這些器件進行詳細的建模，其中包括所有感興趣的影響因素（如相干性、偏振和衍射）。我們通過建立一個簡單的“HoloLens 1”型（1D-1D出瞳放大器）布局模型來演示這種能力，該設備能夠在32°×18°的視場下引導光傳輸。
建模任務
光波導的工作原理
光波導使用內部全反射(TIR)來“捕獲”光波導板內的光。為此，采用光柵耦合入射和出射光，并確保滿足內部全反射條件。
出瞳放大光柵的功能是在某一個方向上(這里是x方向)復制耦合的光瞳，以擴散出瞳，或者換句話說生成人眼觀察區域。
在這種類型的設置中，輸出耦合光柵不僅負責將光輸出耦合到觀察者，而且還負責光瞳在第二個方向(這里是y方向)的擴散。
這種分離式的光瞳擴散是“HoloLens 1”型布局的特征。
布局設計工具
為了設置這種光波導的橫向布局，可以使用VirtualLab的Layout Design工具（僅在光波導工具箱中可用）。
此使用案例的參數對應于默認配置。
該工具根據給定的規格的入射光和人眼觀察區域提供了一個光波導的光學參數設置。特別注意的是，光柵區域的橫向位置和延伸以及光柵周期都是自動設置的。
定義參數后，單擊“創建結果”按鈕，然后會創建出光學參數設置和相應的k布局圖。
查看k布局
k布局圖可以與光波導系統一起作為布局設計工具的副產品創建，也可以通過菜單中的條目獨立生成。
可以配置以下參數：
波長；
環境和平板的材料；
視場角范圍；
光柵周期和方向
展開 光波導上的光柵分析和平滑調制光柵參數
1.摘要
為了控制用于 AR/MR 應用的光導設備的均勻性和效率，有必要在某些區域，例如 在擴展和輸出耦合光柵區域，引入變化的光柵參數，例如填充因子或光柵高度值。
為此，VirtualLab Fusion 能夠在一個區域內引入平滑變化的光柵參數，其中可以以非常不同的方式配置所需的變化。這還包括一個工具，用于研究針對特定入射條件和光柵參數提供的衍射效率。這個例子解釋了如何應用這些工具。
2.建模任務的說明
在光導上引入連續調制的光柵參數（例如，填充因子）。
3.帶有附加引導的常規工作流程
起點是一個現有的、可執行的光導系統，它具有基本的幾何配置（所需的距離和定位的光柵區域）和光柵規格（方向、周期、階數）。
?Construction of a Light Guide [Use Case]
?Light Guide Layout Design Tool [Use Case]
需要參數調制的區域必須使用真實的光柵結構進行配置。
?How to Set Up a Lightguide with Real Grating Structures [Use Case]
?Simulation of 1D-1D Pupil Expander with Real Gratings [Use Case]
足跡和光柵分析工具用于指定光柵參數變化的所需范圍，在光柵相互作用的指定條件下嚴格計算相應的瑞利系數，并生成可以定義實際參數變化的光學設置 .
?Footprint Analysis of Lightguides for AR/MR Applications [Use Case]
注意：光柵調制是為單個光柵區域定義的。
展開 帶有1D-1D出瞳擴展和真實光柵的光波導模擬
隨著增強與混合現實(AR&MR)領域新應用的發展，導光系統的應用越來越受到人們的關注。為了將光從光源引導到預定的眼箱，采用了分離的1D-1D擴展光瞳的結構，并結合了不同類型的表面刻蝕光柵。因此，在AR/MR器件的設計過程中，關于效率和均勻性的設計是主要挑戰之一。在本案例中，我們將演示如何在VirtualLab Fusion中包含真實的光柵結構，從最初的光柵設計到在光導表面上的應用。
