[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]

摘要 o9l =Q  
gD[Fkq$]  
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。 x}w"2[fL  
4|&7j7<u  
k#4%d1O}  

a!;]9}u7  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 >UP{=`  
y5XHJUTu  
IQZBH2R  
s[V$fvW  
任务描述 4)o_gm~6c4  
jf&LSK
;2  
Pgy&/-u  
G%a8'3d,  
光导元件 :y?xS  

k \|[=  
:J3ZTy
jb  
X[frL)k]  
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。 ,1\nd{  
k~(j    
-X
VC,.Ly  
AnbY<&OC1  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 !bn
uCc  
^lqcF.  
xZ51iD$  
0hKF)b  
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。 UF[2Rb8?  
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。 x*H4o{o0  
'L*nC T;  
nt,tM/  
Q0K4_iN)&  
出瞳扩展器（EPE）区域 Lx-ofN\  
avR4#bfc  
x?J- {6k  
uzO%+B!  
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： U _~lpu  
zMf
r`&%e  
i$)`U]  
uiO7sf6  
设计&分析工具 U!:Q|':=h  
VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务，包括。 |b
QX9|L  
- 光导布局设计工具： ta>:iQa  
设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 8K
! l X  
- k域布局工具。 (k9{&mPJ  
分析你的设计的耦合条件。 Do7&OBI~  
- 尺寸和光栅分析工具。 h1.]Nl C  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 q$EicH}k8  
K~A$>0c  
L\||#w   
$_-f}E  
总结-元件 #>-_z  
.+<Ul]e/  
iH& Izv  
<|~8Ezd  
5Sd+Cc  
>]q{vKCAP  
结果：系统中的光线 4K82%P9a  
N"2Ire  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： 8\m_.e  
]KfjZ
!Qh  
UQ#"^`=R<  
6[kp#  
所有在光导内传播的光线： u8pJjn;  
c>~"Z-VtX  
dxkq*  
SwV{t}I  
FOV：0°×0°  4I7}  
+E7s[9/r  
&g R+D  
YaJ[39V  
FOV：−20°×0° &wsxH4  
5" <7
 
xJ>U_Gd  
6q ._8%  
FOV：20°×0° WpE\N0Yg  
x@3Ix,b'  
)J4XM(  
<zE,T@c  
VirtualLab Fusion技术 8^C
dE*a  
oJJ2y