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。
W q<t+E[ q2X::Yqk T2Yf7Szp $Er=i }` 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 =#u4^%i)
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>T[/V3Z~K 任务描述 b11I$b
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Y2DL%'K^ D<J'\mo 光导元件
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NTt4sWP!I ;NA5G:eQ 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。
bX$z)]KKu #p(c{L! Qbv@}[f K(?V]Mxl6 输入耦合和输出耦合的光栅区域 ya&=UoI
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h*VDd3[# &|XgWZS5 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。
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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。
f![] :L X)!XR/? ]00 so` #1%@R<` 出瞳扩展器(EPE)区域 J,Ki2'=
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MZ"V\6T] Yd3lL:M 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:
aA4RC0' MUl`0H"tR STwGp<8 wG)e8,# 设计&分析工具 k)3N0]q6 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%3yxnM* - 光导布局设计工具:
~3bV~H#~m 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。
>3/mV<g f - k域布局工具。
N 8[rWJ# 分析你的设计的耦合条件。
|6Y:W$7k - 尺寸和光栅分析工具。
1vo3aF 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。
M1eh4IVE? 1R}9k)JQ T)e2IXGN <ci(5M 总结-元件 X.#*+k3s0
zCJ"O9G<V
JAHg_! sN1H{W 2@MpWj4 |y7TYjg6 结果:系统中的光线 dlo`](5m m u9,vH 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机
探测器)上:
<*J"6x :WWHEZK |vd|;" ` ;}6wj@8He 所有在光导内传播的光线:
$@6q5Iz!& Vl$RMW@Ds 0 @#Jz#? K_+M?ap_ FOV:0°×0°
N|mggz OF*E1BM jkl dr@t pImq<Z FOV:−20°×0°
r4u,I<ZbH IsT}T}p,t
zr ez* r } Wdj FOV:20°×0°
z@UH[>^gj Gu{1%bb#kL lFuW8G,-f@ yE
N3/-S+ VirtualLab Fusion技术 Fdl0V:<
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