[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 .7)A8R7Wt  
\!SC;  
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。 *\joaw  
^1Yx'ua'  

图片:1-220414200H4603.png

<M$hj6.tn  
(j-(fS
 
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 |fw+{f  
! prU!5-  

图片:1-220414200KUV.png

N}dJ)<(2~  

图片:1-220414200R9303.png

_&dGo(B  
任务描述 5T  
dUe"qH29s  

图片:1-220414200Z1338.png

U3za}3  
^ 1J;SO|  
光导元件 W B!$qie\  
.qVdo+M%F  

图片:1-220414200933947.png

@{
nT4{  

mB1)!  
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。 ikxSWO_Y=  
Ab(bvS8r$  

图片:1-220414201004507.png

Pu9.Uwx  
Jx{,x-I  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 2XI%4  
)E4COw+  

图片:1-220414201029D9.png

.7kVC  
r},|kb  
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。 2#E;5UYu  
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。 >Y\4v}-  
\4vFEJSh  

图片:1-220414201100b3.png

KK] >0QAY  
ntF(K/~Y  
出瞳扩展器（EPE）区域 P0z "Eq0S  
P{qn@:  

图片:1-220414201124B2.png

*
}v'y{;  
b#y}VY)?  
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： o3W5FHFAv  
zh4o<f:-  

图片:1-220414201150563.png

j2\G1@05  
t*<c+Ixu  
设计&分析工具 XG[%oL  
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。 1/fvk  
- 光导布局设计工具： S3=J1R,  
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。 e1IuobT  
- k域布局工具。 <y'ttxeS  
分析你的设计的耦合条件。 !PQRlgcG  
- 尺寸和光栅分析工具。 $"UAJ-  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 ;{ezK8FJ}@  
>N3
{*W  

图片:1-220414201226347.png

AVJF[t,  
?Z!KV=  
总结-元件 g_x<+3a  
7dakj>JM  

图片:1-220414201300S3.png

Zn^E
 
S4(IYnwN  

图片:1-2204142013493N.png

mb/3 #)  
gTq-\k
(  
结果：系统中的光线 bc"{ZL!C  
@%TQ/L^|  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： \vT8 )\  
dKMuo'H'%  

图片:1-2204142014395Q.png

YW'Y=*  
'v,W gPe  
所有在光导内传播的光线： LNg1q1P3  
dqkkA/1  

图片:1-220414201503135.png

>2|#b  
]6aM %r=c  
FOV：0°×0° 980+Y  
QxkfP%_g  

图片:1-2204142015294b.png

UkYQ<MNO  
q"cFw${  
FOV：−20°×0° zZRqb/20  
Ky'^AN]  

图片:1-220414201603164.png

L fi]s  
e}?t[aK4#  
FOV：20°×0° q+DH2&E'  
>YW>=5_  

图片:1-2204142016263V.png

hw7_8pAbh  
z=xHk|+'  
VirtualLab Fusion技术 @Yg7F>s  
\x+DEy'4;5  

图片:1-220414201A0U8.png