[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 t?FBG4  
ef4 i:.  
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。 S_H+WfIHV'  
4Z0]oIX  
OjA,]Gv6  
V0mn4sfs  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 JxU5 fe  
VIf.q)_k  
?S=mybp  
X:{!n({r=  
任务描述 %?/
X=}sE  
@=u3ZVD  
\  Cj7k^  
<#4h}_xA%  
光导元件 )4;`^]F  
Fsg*FH7J  
wMN]~|z>  
1$ {SRU7l  
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。 COlaD"Y  
uB?ZcF}Tk  
veECfR;  
x,'!gT:j  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 dj%!I:Q>u  
zm;C\s rF  
j'K/22  
_)-o1`*-  
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。 5!9zI+S|=`  
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。 k9F=8q  
Znv,9-  
-UT}/:a  
d/@,@8:  
出瞳扩展器（EPE）区域 BJ(M2|VH  
`M6)f?|$.  
/qw.p#  
#`s"WnP9'!  
每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中，两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的，以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的，旋转角度为±35°（分别为左侧和右侧）。更多关于区域定义的信息在下面： \73ch  
5F"jkd+  
> Nr#O  
)!T/3|C  
设计&分析工具 x,Vr=FB  
VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务，包括。 BDVtSs<7  
- 光导布局设计工具： 6W UrQFK  
设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。 =tY T8Q;al  
- k域布局工具。 QmIBaMI#  
分析你的设计的耦合条件。 3;Fhg!ZO  
- 尺寸和光栅分析工具。 ~Cjn7  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 I2Yz#V<%ru  
&kw@,];4Z  
k VQ\1!  
Ga'swP=hf  
总结-元件 :Ux_qB  
Af{"pzY  
E4xa[iZ  
#LOwGJ$yVz  
bN@ l?w  
lw5`p,`  
结果：系统中的光线 4X|zmr:A  
t |oR7qa{w  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： ;*&-C9b  
WjqO@]P6  
Q NVa?'0"Y  
Sa5G.^
XI  
所有在光导内传播的光线： " 2Dngw  
^Zp>G{QL{  
5/z/>D;  
)
sp+8  
FOV：0°×0°
G*v,GR  
jF*j0PkNdb  
lb1Xsgm{  
1ZRT:N<-  
FOV：−20°×0° dC4'{n|7  
}:#P)8/v>%  
{FTqu.  
S 6,.FYH  
FOV：20°×0° xn|(9#1o  
u>/ TE  
4ss4kp_>  
{kAc(  
VirtualLab Fusion技术 RzusNS  
2dgd~