[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 D7M0NEY  
L)1C'8).  
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。  YN4"O>  
7F=2t_2O  
aN:HG)$@  
G&.d)NfE  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 R04.K!  
'
N*!>mZ<  
Is<x31R  
;x,+*%  
任务描述 0GS{F8f~,  
g)X7FxS,z  
{3.*7gnY\L  
DL %S(l  
光导元件 mMV2h|W   
7Nd*,DV_  
i
^/ eN  
E]\D>[0O  
有了光导组件，可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外，这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构，作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 Z@;jIH4 (  
`i=JjgG@  
ZGA)r0] P`  
B%TXw#|  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 \5t`p67Ve_  
1V-=$Q3 V7  
YW'{|9KnI  
4[2=L9MIo~  
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。 ?]s%(R,B5  
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。 &fCP2]hj'  
-l\~p4U  
fS5GIC
x8R  
bK!,Pc<  
出瞳扩展器（EPE）区域 Y||yzJdC  
wT
B)v!  
3w t:5 Im  
C usV
W  
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： lTxY6vi  
5ze`IY  
kw6cFz  
r hiS  
设计&分析工具 D/gd  
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。 j|&{e91,?  
- 光导布局设计工具： l#X=]xQf  
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。 BPwI8\V  
- k域布局工具。 XC*uz  
分析你的设计的耦合条件。 NS7@8 #C  
- 尺寸和光栅分析工具。 >]:N?[Y_~}  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 $?[1#%  
TTeAa  
's$A+8;L  
jN31\)/i  
总结-元件 c_@XQ&DC`  
~!8%_J_  
{z.[tvE8h  
2=igS#h  
R#"U/8b>z  
%y~`"l$-  
结果：系统中的光线 ]cx"  
.tZjdNE(h  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： 70'}f  
M,.b`1-w  
N90\]dFmy  
B@ZqJw9J[  
所有在光导内传播的光线： )$ ofl%+  
Xy[4f=X}z  
=nJOaXR0  
XD;15a  
FOV：0°×0° lAdOC5+JX  
cEDDO&u  
eNIkiJ$uS  
GCcwEl!K^  
FOV：−20°×0° ?R|fS*e2EB  
X)`(nj  
mtSNl|O&{  
u}JQTro  
FOV：20°×0° Fv?R\`52u  
DZHrR:q?e  
9F2P(aS  
:NwMb^>  
VirtualLab Fusion技术 D__lqboz  
S/@dkHI'