[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]

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。 N23s{S t  
Bs##3{ylu  
Q@$1!9m  
]ei]) J
I  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 c'G\AbUVjE  
`/HygC6  
20fCWVw}?}  
@W.`'b-  
任务描述 *k
KGsy  
M2s   
BbU&e z8P  
U!e4_JBR'  
光导元件 ux=a9  
PN.6BJvu  
&1Y+q]  
}s)Z:6;(,q  
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(<ul<?r  
vaQ,l6z .h  
/ZzlC#`  
.s!:p pwl  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 mdZELRu  
<!+o8z]  
^-ACtA)  
.1pEq~>  
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。 TWs|lhC7!  
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}MJ?uvA  
/C(L(
X  
fk"{G>&8  
8odVdivh  
出瞳扩展器（EPE）区域 nuCK7X  
\;?\@vo<  
<pE G8_{}  
<]9MgfAe  
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： R80R{Ze  
)ld7^G  
[-CG&l2?L  
jqLyX  
设计&分析工具 V\G>e{  
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。 r zvX~B6  
- 光导布局设计工具： {10ms_s  
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。 va<+)b\  
- k域布局工具。 _4W#6!  
分析你的设计的耦合条件。 -m@s 9k  
- 尺寸和光栅分析工具。 kN^)6  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 gON6jnDO  
0GR9opZtA  
n (|>7  
{Q-U=me\  
总结-元件 c[YjGx  
kzmt'/L8  
y{"E)YY  
a2 SQ:d  
.( J/*H  
K
F'M4P  
结果：系统中的光线 G!~BA*
 
BmM,vllO  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： HUghl2L.<  
Lg?'1dg  
6+FON$8  
Z`*c
I   
所有在光导内传播的光线： Om^/tp\  
BNy"YK$  
,YY#ed&l  
%C)JmaQ{9  
FOV：0°×0° 5;{Bdvcv  
HDEG/k/~m  
n,F00YR  
{eXYl[7n  
FOV：−20°×0° ./ :86@O  
:qbG%_PJ  
yRYWx` G  
X2`>@GR/>  
FOV：20°×0° P&GZe/6Y  
.}E)7"Qi,  
[1*/lt|+p  
*p3P\ H^5  
VirtualLab Fusion技术 9X%Klm 5w  
_E;Y ~I,i