[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 #E`-b9Q  
-uZ bVd  
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。 ZKKz?reM'  
AJ-p|[wPz  
}V.Wp6"S   
ns_5
|*'  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 Kg0Vbzvb  
V|.3Z\(  
@=o1q=5@8  
b-e3i;T!}~  
任务描述 G)28#aH  
_RG!lmJV  
41luFtE9  
%AbA(F  
光导元件 /60`
"xH  
d%l_:M3  
+W+O7SK\y  
@-dM'R6C  
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-  
f(.@]eu X  
k8^!5n  
jRN*W2]V  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 srfFJX7*  
$ JI`&  
"oZ]/(  
%lZ++?&^  
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。 9tmYrhb$  
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。 D*+uH;ws  
a p-\R  
Y%9S4be  
n*-t =DF  
出瞳扩展器（EPE）区域 X%W_cb2  
"&/:"~r  
"Y@rNmBj  
,eq[X\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： )e.Y"5My  
+}c '4hRv  
wH1E7LY|R  
%Kd&A*  
设计&分析工具 dzDh
 V{  
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。 z'a#lA.$}  
- 光导布局设计工具： }B2H)dG^K  
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。 8cn)ox|J[  
- k域布局工具。 WTPp/Nq'  
分析你的设计的耦合条件。 REnd# V2x  
- 尺寸和光栅分析工具。 6U;pYWht  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 <>GWSW  
pq[RH-{  
qq}EXq^  

!}wJ+R ^2  
总结-元件 EqzS={Olj  
KNU/Kc#  
24{!j[,q@  
V-a/%
_D  
J 2%^%5&0  
!!&H'XEJV  
结果：系统中的光线 QC0^G,9.  
-e#YWMo(  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： b Jt397  
]c{Zh?0  
a9z|ef  
E>Ukxi1  
所有在光导内传播的光线： 21GjRPs\  
V x1C4  
P<GY"W+rR  
]g-(|X~>  
FOV：0°×0° 3F2> &p|7  
~/1kCZB  
j
>~^jz:  
\{J gjd  
FOV：−20°×0° i'J.c4  
B&A4-w v  
LFy5tX#  
(8o~ XL  
FOV：20°×0° CYrVP%xRA  
k:PO"<-U  
z<c^<hE:l  
fV*x2g7w  
VirtualLab Fusion技术 =-jkp  
%)*!(%\S*3