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。
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-/^a2_d[ -hy`Np 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 o2'^MxKb T
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0c{-$K} 任务描述 M~h^~:Lk
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dd?ZQ:n `1xJ1z# 光导元件 le7!:4/8
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?aMd#.& 8PRKS J[@K 有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的
光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。
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^RIDC/B=V6 V1l9T_;f 输入耦合和输出耦合的光栅区域 [B_(,/?
au+6ookT
wC&+nS1 I_.Jo `lK~ 为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。
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!E 为了重新组合和耦合
光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。
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Ung K9uB~ 6}/m~m 出瞳扩展器(EPE)区域 ;NoD4*
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}57d3s Id}@ 每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面:
W{!Slf *B*dWMh
wJ>.I<F6B GZx?vSoHh 设计&分析工具 KlbUs\E VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助
光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。
eVvDis - 光导布局设计工具:
yt5'2!jc 设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。
L"x9O'U - k域布局工具。
@%[ dh@oY 分析你的设计的耦合条件。
6\5"36&/rQ - 尺寸和光栅分析工具。
i_'u:P<t 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。
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@ak3ZNor #J w\pOn 总结-元件 C<B1zgX
r1]DkX <6
b&g`AnYT J_@`:l0,z
fa#5pys q% pjY 结果:系统中的光线 L=v"5)m2R L9bIdiB7 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机
探测器)上:
)BX-Y@fpA \f-HfYG
oc0z1u 41s [p56+@ 所有在光导内传播的光线:
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N1l&$#Fr!s =5D@~?W ZG FOV:0°×0°
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Fq`wx zKf.jpF^ FOV:−20°×0°
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?5Ub&{ ?]Z EK8c FOV:20°×0°
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