[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]

:eW~nI.Vc  
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。 %v[Kk-d  
hZ<btN.y5  
:OCuxSc%5  
Wq(l :W'  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 H
c]1mM  
+5[oY,^cO  
.gGvyscdH;  
(0W}e(D8  
任务描述 pm]DxJ@  
m>ycN  
7Zt\G-QV  
Z=@)  
光导元件 hFMst%:y$  
7[g;|(G0  
.dT;T%3fO  
R:<@+z^A[  
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。 xn@0pL3B~  
z,FTsR$x  
vQ"s  
-Zg @D(pF  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 ]^9* t,{9  
V wVQ|UH  
`t0f L\T  
3]<re{)J9O  
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。 (YHvGGr  
    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。 [!@oRK
=~  
=5~F6to  
-,VhSI  
K3:|Tc(
 
出瞳扩展器（EPE）区域 t*d >eK`:N  
]<T8ZA_Y;  
hNnX-^J<o  
x XM!E 8  
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： EB5_;  
rLh9`0|D  
^qO=~U!{  
7TkxvSL X  
设计&分析工具 Z.':&7Y  
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。 !I5~))E  
- 光导布局设计工具： ^2^|AXNES  
    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。 u:$x6/t  
- k域布局工具。
- 
SS r  
    分析你的设计的耦合条件。 s!ZW'`4!z  
- 尺寸和光栅分析工具。 kAN;S<jSE  
    检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 O R<"LTCL  
f{Fe+iPc  
#[a"%byTR  
o}
MzqKfu  
总结-元件 /3Nb  
dHG Io  
Q_aqX(ig  
N3gNOq&  
L; q)8Pb  
     ?#m<\]S<  
结果：系统中的光线 FU\/JF.j  
oY%"2PW1B  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上：
/*AJr  
v0`qM
Br1y  
px_s@>l`  
W&e'3gk_  
所有在光导内传播的光线： iog # ,  
mT6q}``vtG  
Ty3CBR{6  
LiZdRr  
FOV：0°×0° K)/!&{7n}a  
     IAP/G5'Q  
b+IOh|  
     -4e)N*VVu  
    FOV：−20°×0° DhLr^Z!h3;  
=!(*5\IM  
f4'El2>-86  
     U[
'JFLF  
    FOV：20°×0° L/q]QgCoA  
ZU-4})7uSB  
JG@L5f  
     EWb(uWC8h  
VirtualLab Fusion技术 jVad)2D  
4[TS4p