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。
A>d*<#x (_-zm)F7
Cu/w><h) ,Hj=]e2? 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 3!*J;Y
oq0G@
kyY tL_SD
uV%7|/fD 任务描述 W6wgX0H
Kq.)5%~>
qU=$ 0M S{
*RF) 光导元件 l&T;G9z
53l9s<bOQ
w/Q'T&>b/ eOLS 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。
W%Ky#!\- !@*Ac$J>$
D+"5R5J", )8LCmvQ 输入耦合和输出耦合的光栅区域 ot,<iE#za
*+Q,b ^N
vsES` <L5[#V_ 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。
.!=g 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。
5$zC,g*# B23R9.FK
nc l-VN 5N '
QG<jE 出瞳扩展器(EPE)区域 zXMIDrq
zFv>'1$
IURi90Ir rF
7EO%, 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:
}HXNhv-K L!/USh:IP
,hX03P-X t
ZFG`'/ 设计&分析工具 WXXLD:gxI 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。
YMJjO0 - 光导布局设计工具:
{]|};E[}m 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。
oIbd+6>f - k域布局工具。
6)DYQ^4y 分析你的设计的耦合条件。
^$yr-p%- - 尺寸和光栅分析工具。
\!s0VEE 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。
t5e% "}>7H 6C) G
9-)oA+$ tS`fG; 总结-元件 gxL5%:@
V^.~m;ETu]
9I9J}&4 knF *~O :y
9<-AukK m 2rD`]neA 结果:系统中的光线 6P+8{?V& VU)ywIs 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机
探测器)上:
W^al`lg+y <W\~A$
b6oPnP_3P N6yqA)z?; 所有在光导内传播的光线:
J;'?(xO3\ `<+D<x)(3
_.wLQL~y O/l|\n FOV:0°×0°
j s7J#b7 lty`7(\
^K&&O{ ZK_IK)g FOV:−20°×0°
4z[Z3|_V g2 4)GjDi
Fi(_A Jp_{PR:& FOV:20°×0°
{"'W!WTb hRGK W
jlzqa7 U*v//@WbH VirtualLab Fusion技术 nM)]
Bn47O~