[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 O4f9n  
Od;k}u6;<  
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。 D$)F X(  
5OGwOZAj52  
V.u^;gr3  
[_xOz4
`%  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 3{co.+  
}0E@eL  
uc!6?+0h  
p+b9D  
任务描述 ,?j!c*  
~m=Z>4M  
UdkNb}L  
lY
`WEu  
光导元件 ?^!J:D?  
HI D6h!  
_?{KTgJG  
`k
I}p  
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。 adoK-bSt  
'!Va9m*w7  
Om:Gun\%  
L!33`xef'  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 aMydeTCHi  
^8oN~HLZ  
ZUB]qzmK  
*B&i`tq  
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。 Y(rQ032s  
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。 Dy. |bUB!f  
5C`Vno~v  
X%*BiI  

X J]+F  
出瞳扩展器（EPE）区域 :k.>H.8+~  
u8A,f}D 3  
Rb b[N#p5  
T[},6I|!  
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： DP*V|)  
ct*~\C6Ze  
8_D:#i  
gEVoY,}/-U  
设计&分析工具 uh)f/)6  
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。 ;erx
B6*  
- 光导布局设计工具： |1OF!(:  
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。 'g)5vI~'  
- k域布局工具。 z9AX8k(B6  
分析你的设计的耦合条件。 bsc b
 
- 尺寸和光栅分析工具。 &{M-<M  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 M#],#o*G  
kbz+6LcV  
`o+J/nc  
\"K:<+RH  
总结-元件 v%c--cO(S4  
uZ1G,9  
q4/P'.S  
\@6w;tyi  
SV2\vby}C  
5iItgVT
W  
结果：系统中的光线 gfv?#mp  
^?0WE  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： Q;2kbVWY  
Y5IQhV.  
a!x?Apww  
7&|&y SCu  
所有在光导内传播的光线： c&L|e$C]  
Z +}# Ic  
x2]chN  
Xdf
;'|HO  
FOV：0°×0° H8qAj  
@q" #.?>s  
`@ Ont+  
l=&Va+K  
FOV：−20°×0°
QbAEWm  
-S$Y0FDV  
zZCssn;[  
2;ogkPv'  
FOV：20°×0° ~ln96*)M;  
[*=UH*:'N  
l) )Cvre+  
i'Q 4touy  
VirtualLab Fusion技术 +JFE\>O  
6x_D0j%^]