摘要
)9@Ftzg| x>Q#Bvy 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。
M4')gG; Y|1kE; hg\$>W~2 JsiJ=zo< 建模任务:基于专利US9791703B1的方法
?rr%uXQjH *!.'1J:YJ( (c[|k O<o_MZN 任务描述
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ONd eOLS W%Ky#!\- ~Jq<FVK 光导元件
D+"5R5J", 3 YRhqp"E f+gyJ#R` >B~p[wh0 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。
U24?+/5D] ^*Rr x ea7v:#O[S Ym!Ia&n 输入耦合和输出耦合的光栅区域
]A!Gr(FHQ JY%c< T_I"Tsv _>&zhw2 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。
~":?}) 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。
=DF7l<&km ?M\3n5; L!/USh:IP Y+WOU._46I 出瞳扩展器(EPE)区域
Vh'H5v^ zf2]|]*xz (MbI8B> <PJwBA %{ 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:
&a-:ZA@ HH[?LKd< z!t&zkAK CXJ0N 设计&分析工具
(wvDiW5 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。
kGX`y.-[ - 光导布局设计工具:
5H?`a7q N 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。
KWhw@y-5j@ - k域布局工具。
hv7!x=?8 分析你的设计的耦合条件。
g^8bY=*
. - 尺寸和光栅分析工具。
*gZ4Ub|O 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。
*crpM3fO> m"@M~~bh GD.mB[f* DhkzVp_ 总结-元件
tQ] R@i Z.VVY\ q6/ o.j -zMXc"'C^k UGr7,+N&w 7c<2oTN' 结果:系统中的光线
jskATA
/ I)DLnnQQ 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机
探测器)上:
&~^"yo#b "hpK8vQ ^vo^W: 8pt;'' 所有在光导内传播的光线:
[#uX{!q' {"'W!WTb >iWl-hI- sStaTR{ FOV:0°×0°
s`GSc)AI Alh%Z\ )"|g&= a*74FVZo.; FOV:−20°×0°
$7M64K{ I=Ws
/+ j[) i>Qw j:$2,?|5 FOV:20°×0°
5GT,:0 A3yVT8 _W tSZmW? >0:h(,?V VirtualLab Fusion技术
BI,K?D&W- kB"Sh_:m