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。
"
Ya9~6 'n0 .#E_
hrbo:8SL [8"oj hdV 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 LOr|k8tL%
(zG.aaz*C
$J.T$0pFa
IS BV%^la| 任务描述 K$H
<}e3
1G;8MPU
Jic}+X*0 XF}rd.K: 光导元件 JQ@fuo %
!Vheq3"q/
YD\]{,F| ,m^;&& 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。
ME^,'& y:d{jG^
MAqLIf<G ;Wc4qJ.@ 输入耦合和输出耦合的光栅区域 [iS,#w`
5
w%dL8k
I;7nb4]AmF w\w(U 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。
:m'+tGs 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。
B&Y_2)v \'Z<P,8~
-Xz&}QA Z{R[Wx 出瞳扩展器(EPE)区域 6_gnEve
h
Vw#{C>
w~Ff%p@9 g>
S*< 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:
AW,OHSXh6 DNkWOY#{
?":'O#E !:CJPM6j3 设计&分析工具 ]XA4;7 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。
%UZVb V - 光导布局设计工具:
ir16 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。
xd-XWXc - k域布局工具。
s%pfkoOY% 分析你的设计的耦合条件。
k+^'?D--'P - 尺寸和光栅分析工具。
o.-C|IXG 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。
re &E{ ,xI%A,
(,;
is?2DcSl5 [xb]Wf 总结-元件 X|DO~{-au
#~L h#
J*fBZ.NO ?!VIS>C(
PX(pX> =~KsS}`1, 结果:系统中的光线 FG@-bV ]@^coj[ 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机
探测器)上:
!? 5U| ww k
P F
os lJC$cy' SP]IUdE\ 所有在光导内传播的光线:
wJ<Oo@snm vhuw&.\
JUAS$Y CjIu[S1% FOV:0°×0°
U`|0 jJ cbYLU\!
&w8)* T RW$:9~ FOV:−20°×0°
'b*%ixa ;Lm=dd@S:
x35cW7R}T_ L I >(RMv FOV:20°×0°
;a{ :%t NS)}6OI3~"
7Q w|! G~7 i@Zs VirtualLab Fusion技术 ._9
n~=!
sbj(|1,ac