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。
{M5[gr% 5Z`9L|3d
$YmD; .!\NM&E 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 fFHT`"bD:
tWNz:V
;34 m!\N5
B^z3u=ll 任务描述 p&:(D=pIu
5F8sigr/h
FK$?8Jp azj:Hru&t# 光导元件 g]=w_
p.gaw16}>
drJ<&1O =]OG5b_-Y 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。
gUoL8~ BJM_kKH
`[.':"~2N 7h4"5GlO0 输入耦合和输出耦合的光栅区域 v$O%U[e<
)1>fQ9
| 'SqG}h fR=B/` 为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。
3MR4yw5v 为了重新组合和耦合
光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。
i#@3\&{J> |kHPk)}I]
8TK&i, Yxal% 出瞳扩展器(EPE)区域 o*OaYF'8
^cE|o&Rm;
2Mc}>UI?eO wX3x.@!: 每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面:
=%4vrY
` z;dD
}Fo
X]?qns7 vGK'U*gGD 设计&分析工具 (f^K\7HM VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助
光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。
3w=OvafT: - 光导布局设计工具:
[jD.l;jF 设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。
7I/ - k域布局工具。
-?A,N,nnX 分析你的设计的耦合条件。
g4 BEo' - 尺寸和光栅分析工具。
edt(Zzk@3- 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。
.c[v /SB] +gG6(7&+=
<z3:*=! fIo7R-XP 总结-元件 Z7<N<
&ACM:&Ob
TSQ/{=r a *n^(
PYldqY lNcXBtwK@# 结果:系统中的光线 ('/5#^%R ncEOz1u 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机
探测器)上:
69U[kW& -[cl]H)V
jP{LMmV \:cr2 w'c 所有在光导内传播的光线:
(UDR=7w) 7-nz'-'
0hTv0#j# 5*=a*nD11 FOV:0°×0°
<lHelX=/ FcnSO0G%
Sm;EWz-? D2$"!7O1H FOV:−20°×0°
?QGAiu0 k T$yHB #
BJgg-z{Y M<t>jM@'A# FOV:20°×0°
WlHw\\ur o(iN}. c
w$~|/UrLf t'@1FA!)
VirtualLab Fusion技术 0ad -4
g{&a|NU^