[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]

#gq4%;  
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。 P1;T-.X~&  
OLJb8kO  
u3vBMe0v[  
"u5Hm ^H  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 Y^m2ealC  
jXvGL  
Y$b4Ga9j  
CXks~b3SD  
任务描述 ;"SnCBt:>  
OLUQjvnU  
WLW'.  
/AV [g^x
2  
光导元件 x7K   
s:lar4>kM  
%^[45e  
(_
_=*ew  
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。 3dfG_a61y  
:b
I4HXT3  
.NcoST9a  
.Gq.st%  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 =MDir$1Z  
kCfSF%W&  
: Q X~bq  
Nv "R'Pps  
为了简单起见，我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅（一个在第一表面，一个在第二表面）。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称，但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构（位于第一或第二表面）来克服这个问题。 ATCFdtNc  
    为了重新组合和耦合光线，一个一维周期性的出射耦合器被应用，有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置，为了使设计有更大的灵活性，可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。 @%&;V(  
";}Lf1M9  
2K<rK(  
.o91^jt  
出瞳扩展器（EPE）区域 s (|T@g  
W/ZmG]sZE  
~t[#p:  
P7QOlTQI  
每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中，两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的，以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的，旋转角度为±35°（分别为左侧和右侧）。更多关于区域定义的信息在下面： <h|XB}s+  
H `y.jSNi  
2 P+RfE`o  
i3t=4[~oL  
设计&分析工具 u8qL?Aj^  
VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务，包括。 O-Hu:KuIf  
- 光导布局设计工具： {9U<!  
    设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 /Y5I0Ko Uw  
- k域布局工具。 'E
U{%\qM  
    分析你的设计的耦合条件。 c_c]0Tm  
- 尺寸和光栅分析工具。 5,`U3na,  
    检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 wVkms  
K y~ 9's  
W"S,~y  
)~xL_yW_X  
总结-元件 H|;6K`O_  
JbpKstc;  
6g4CUP'Y  
kRs[H xI3  
 hh<5?1  
     jC+>^=J(  
结果：系统中的光线 -B:Z(]3#\  
1)(p=<$  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： ha  
P`6 T;|VDk  
@QI]P{  
y_J~n 9R  
所有在光导内传播的光线： #<f}.P.Uc  
vR`-iRQ?_  
MV6%~T  
^@l_K +T  
FOV：0°×0° rubqk4  
     #n%?}  
58zs%
+F  
     ?GqFtNz  
    FOV：−20°×0° 0CS^S1/[B`  
#@H{Ypn`  
EquNg@25W  
     zMs]9o  
    FOV：20°×0° C>7Mx{!H  
vE/g{~[5  
#b\&Md|;  
     ;y<)RM  
VirtualLab Fusion技术 Hb'fEo r  
o_/C9[: