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。
ua%@Ay1| Y&wtF8
&rs )cP&c= 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 0gTv:1F/
BA(erf>
AS5'j
3EkCM_] 任务描述 L)(JaZyV5
] MP*5U>;
/|s~X@%K ![3 /! 光导元件 LuW>8K\
W>#[a %R
_nwsIjsW ]w,:T/Z} 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。
RW-)({ (;!92ct[?
\3"jW1Wb 'Dn\.x^]1 输入耦合和输出耦合的光栅区域 +}VaQ8ti4
2JdzeJb
@6lw_E_5 NMs8^O|0 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。
Kd r7 V 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。
/ <C{$Gu r{ >`"
/O[<"Wcz Yyx sj9 出瞳扩展器(EPE)区域 ^yLhL^Y
B%7Az!GX
HOaNhJ{7D +$}3=n34) 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:
5bB\i79$ /9pN.E
%?`O
.W CP'b,}Dd?I 设计&分析工具 -=cxUDB 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。
!n7'TM' - 光导布局设计工具:
LwlO)|E 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。
0Ra%>e(I^ - k域布局工具。
K<rv|bJ 分析你的设计的耦合条件。
9r.h^ - 尺寸和光栅分析工具。
H@xHkqan 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。
f@@7?5fW /8#e < p
u{- @,-{ c>Tf@Aog> 总结-元件 <78*-Ob
Ij>G7Q*d
Z=9<esx 25PZ&^G8%
4^Ss\$* g#k@R'7E 结果:系统中的光线 [g bFs-B2/ dl.gCiI 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机
探测器)上:
}_Ci3|G>%D XJ!?>)N .
h#p[6}D 9^u}~e
#( 所有在光导内传播的光线:
G} f9:G \G#_z|'dN
GbC@ | -5oYGLS$y3 FOV:0°×0°
/X]gm\x7s ppo.# p0w
8J#x B p()q)P FOV:−20°×0°
*>/w,E] ~:L5Ar<
-9~$Ll+2h xw}rFY$ FOV:20°×0°
-^)<FY\ 2TG2<wqvE
mGDy3R90 Sp6==(:. VirtualLab Fusion技术 .]H/u
"d
M]|]b-#