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。
d'j8P ~q0g7?}&
81?7u!=ic+ w&&uk[Gh/a 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 7C~qAI6Eg
HqM>K*XKU
P$l-p'U-
0LI:R'P+P[ 任务描述 &?+ vHE}
!
C}t)R]^
Ve/"9?Y_ F.;G6 光导元件 lIR0jgP@z
Jt-s6-2
r(UEPGu|~l VjZ_L_U} 有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的
光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。
)HZUCi/F] 1X-Ku GaD
z9> yg_Q gkxEy5c[ 输入耦合和输出耦合的光栅区域 D@]gc&JN[
O[nl#$w
Y# <38+Gd a2:Tu 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。
\)?mIwo7~ 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。
m3|KIUP dU!`aPL?
/D9FjOP ]J=S\ 出瞳扩展器(EPE)区域 sU7>q}!
g 4n&k
T9
@^@l$ 5fh@nR 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:
iEDZ\\, ]U :1NC"
>{DHW1kF? >v4k_JX 设计&分析工具 7e,<$PH VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助
光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。
P1PP#>E-2 - 光导布局设计工具:
zs +[Aco) 设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。
^iaeY
jI - k域布局工具。
`
eB-C// 分析你的设计的耦合条件。
A<6V$e$:2 - 尺寸和光栅分析工具。
)p.+39]{2 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。
\L#BAB6z Ru%:
z>Y
#=WDJT: >K`.!!av,Y 总结-元件 k&nhF9Y4
B3I\=
(vIrXF5Dnj 'e6W$?z
`Tzqvnn "?j|;p@!> 结果:系统中的光线 "X']_:F1a +n(H"I7cU 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机
探测器)上:
=q|fe%# oH+UuP2a-J
<$liWAGX\ `w Sg/ 所有在光导内传播的光线:
{d$S~ da@y*TO#i
1A23G$D (.,E6H|zI FOV:0°×0°
h3;Ij ' <$.KCLP
XA])<dZ
f}4c#x FOV:−20°×0°
)!dELS\ix 8Gb=aF1
0:G@a&Lr 98C~%+ FOV:20°×0°
"xdJ9Z-B @{_PO{=\C
(2@b ,w^ BO\l>\)Ir VirtualLab Fusion技术 +Z XGT
Rn{q/h